Människan apar efter djuren

Publicerad 2016-03-09

Flygplan med päls, ubåtar som designats med pingviner som utgångspunkt och studier av knölvalar som har lett fram till vågformade blad på vindkraftverk. Vi har mycket att lära av djurvärlden, något som inte minst understryks av forskare på KTH

Tekniken kallas för biomimetik och går ut på att lösa problem och skapa nya produkter genom att härma det sätt på vilket djur och natur löst saker och ting.

Exemplen är många, och blir hela tiden fler. Genom att studera termitstackar och dess ventilationssystem har man kunnat efterlikna dessa och bygga stora byggnader utan luftkonditionering. Bombarderbaggen sprutar ånga när den blir skraj, och nu utvecklas såväl sprejflaskor som bränsleinsprutning i motorer baserat på baggens fysiologi.

Vidare används isbjörnspälsar som inspiration vid utveckling av nya isoleringsmaterial och blåmusslors förmåga att klistra fast sig själva vid olika objekt används både för att göra bottenfärg till båtar och lim som ersätter kirurgtråd. Och så fortsätter det.

Påfallande många förebilder från djurvärlden har en tydlig koppling till strömningsmekanikens virvlande värld. Det vet Fredrik Lundell, lektor på institutionen för mekanik på KTH. Han forskar om strömningsfysik och studerar tvärvetenskapligt hur biobaserade material kan skapas av nanocellulosa från träd.

– Ta Gurney flaps, till exempel. Dessa sitter i bakkant på vingen på en racerbil och trycker ner bilen mot vägen genom det som kallas för downforce. Detta gör att bilen kan köra snabbare i kurvor, och inspirationen till dem kommer från trollsländans vingar. Mängder av studier har även gjorts när det gäller hajar och rockors hud. Man har tittat på de ribbor som rockor har, och studerat vad det är med hajen som gör att den kan simma både snabbt och långt, säger Fredrik Lundell.

För närvarande forskar han och hans kollegor om hur man kan skapa nya material av träd, vilket är en form av biomimetik förstås. Precis som att studera djur.

– Träd och andra växter samt spindlar, alla har de det gemensamt att de består av eller kan producera fibrer som är väldigt välstrukturerade. Andra forskare har lyckats bryta isär träfibrerna till nanokristaller, vi har lyckats sätta ihop dem till en stark tråd igen. Det är inte exakt samma ordning i nanostrukturen som hos träden, men materialet blir lika starkt eller starkare, säger Fredrik Lundell.
 
Materialet kan förhopnningsvis sedan användas till allt möjligt, textil eller i fiberkompositer i till exempel vindkraftverksvingar stötfångare på bilar. Ja, allt som består av just fibrer i någon form.

Just spindlar, som Fredrik Lundell nämner, är intressanta djur. Spindeltråd, som spindlar spinner väv av, betraktas som naturens starkaste material. Att kunna framställa spindeltråd på konstgjord väg har således länge varit många forskares dröm. My Hedhammar och hennes forskarkollegor har funnit ett sätt att lyckas med detta med hjälp av en miniatyrvariant av de proteiner som spindeln själv använder, spidroiner.

– Vi jobbar inte så mycket med spindlar numera. Vi har inga i labbet eller så. Vi har passera det stadiet. Numera arbetar vi snarast med att skapa nya material med hjälp av spidroiner. Det handlar bland annat om att återskapa mänsklig vävnad, så kallad regenerativ medicin, berättar My Hedhammar, forskare på KTH.

Bland annat går forskningen ut på att använda spindeltråd som en form av klätterställning för att limma ihop celler till mänsklig vävnad. Det handlar om att bygga i tre dimensioner, inte foga samman enstaka celler.

Proteinet kan också fungera som en sorts klister för att limma fast andra proteiner såsom antikroppar på en yta för att sedan kunna analysera komplexa prov. Det vill säga medicinsk diagnostik där förekomsten av en viss typ av antikroppar i ett blodprov behöver mätas nogrannt.

Med en färsk patentansökan rörande delar av forskningen i bagaget, hur ser då My Hedhammar på framtiden för biomimetik?

När det gäller att försöka bygga mänsklig vävnad har den kommit för att stanna. Det finns mycket arbete att göra. Det går inte att välja ut eller isolera en delmängd av förutsättningarna och tro att det ska fungera, menar hon.

– Man kan inte förenkla saker så mycket som man kanske skulle vilja. Företeelser i naturen är komplicerade, inte minst när det kommer till regenerativ medicin. Visst, en avgränsning kan bidra till att man snabbt kommer framåt i forskandet, men så kanske det inte fungerar heller.

My Hedhammar är knappast ensam på KTH att studera djur i detalj. Shervin Bagheri, forskare vid centrumbildningen Linné Flow Centre på KTH, har studerat flexibla objekt som till exempel djurpäls och dess relation till luft och vatten. Tillsammans med några kollegor har han gjort en upptäckt. Djur har stor hjälp av sin svans för att förflytta sig framåt. En positiv samverkan mellan svans och den omgivande luften eller vattnet bidrar nämligen till djurs rörelser utan detta kräver någon ansträngning från djuret.

Det är nämligen så att en av många funktioner som svansar, fjädrar, fjäll, hår och andra elastiska och formbara utväxter på djur har är att öka förmågan att förflytta sig i luft och vatten.

Betyder detta att morgondagens bilar utrustas med en svans som liknar ekorrens praktfulla dito eller att flygplanen i framtiden kommer att få en härligt tjock päls?

Nja. Enligt Shervin Bagheri skulle en konsekvens i framtiden kunna vara att farkosttillverkare kommer att fästa flexibla strukturer på flygplan. För att minska bränsleförbrukningen. En del forskning kvarstår dock innan vi är där.

Text: Peter Larsson

Till sidans topp