محققان دانشگاه MIT با نسخه برداری از ساختار بال‌های سوسک، موفق به ساخت سطحی با خواص قابل کنترل آب‌دوستی و آب‌گریزی شده‌اند. این سطح مصنوعی در گستره وسیعی از کاربردها از جمله رهاسازی کنترل شده دارو و تجهیزات میکروکانال قابل نصب در آزمایشگاه‌های روی تراشه‌ها قابل استفاده می‌باشد.
نسخه‌برداری از بال‌های سوسک جهت ساخت صفحات آب‌دوست
محققان دانشگاهMIT با نسخه برداری از ساختار بال سوسک، موفق به ساخت سطحی با آب‌دوستی و آب‌گریزی قابل کنترل شده‌اند. این سطح مصنوعی در کاربردهای وسیعی از جمله رهاسازی کنترل شده دارو و تجهیزات میکروکانال قابل نصب در آزمایشگاه‌های روی تراشه‌ها قابل استفاده می‌باشد.
سوسک Stenocara در صحرای نامیبیای آفریقا زندگی می‌کند. این حشره با استفاده از بال‌هایش رطوبت موجود در مه صبحگاهی را به دام انداخته و از آن به عنوان منبع تأمین آب، استفاده می‌کند. مه در این شرایط آب و هوایی بسیار رقیق است، به طوری که مه غلیظ در این اقلیم به وجود نمی‌آید. این حشره، بال‌هایش را به سمت باد باز کرده تا باد را در بال‌هایش به دام اندازد. روی سطح بال‌های حشره پرزهایی با خواص آب دوستی به قطر ۱۰۰ میکرومتر وجود دارد و قطرات بسیار ریز آب موجود در مه با برخورد به سطح، به آن می‌چسبند. این قطرات در نهایت در سطح بال جمع و سنگین شده و به هم می‌چسبند و از سطح بال به سمت دهان حشره سرازیر می‌شوند.
جهت تهیه سطحی با چنین ویژگی، رابرت کوهن و همکارانش در دانشگاه MIT ابتدا سطحی آب‌دوست تهیه کردند که از لایه‌ای متخلخل با حفره‌های میکرومقیاس، پوشیده شده است. جنس سطح از پلی هیدروکلرید آلیل‌آمین، پلی آکریلیک اسید و میکروساختارهای دارای نانوذرات سیلیکا است. آنها در نهایت کل این مجموعه را به‌وسیله سطحی زبر – شبکه‌ای آب دوست از مولکول‌های شبه فلوئوروسیلان – پوشش دادند، سپس نواحی آب‌گریزی روی سطح ایجاد کردند. این نواحی آب‌گریز، قطراتی از پلی‌الکترولیت‌هایی مانند پلی‌آکریلیک اسید یا پلی فلوئورسین ایزوتیوسیانات آلیل‌آمین هیدروکلراید در محلول آب و ۲- پروپانول هستند. این گروه معتقد است این زنجیره پلیمری، پیوندهای الکترواستاتیک با نانوذرات موجود در سطح تشکیل می‌دهد، در حالی که قسمت دیگر زنجیره آزاد است و روی سطح خواص آب دوستی/ آب‌گریزی را تغییر می‌دهد.
زمانی که قطرات آب با نقاط آب دوست برخورد می‌کنند، در این نقاط جمع می‌شوند. مطابق نظر دانشمندان، صفحه‌های آب دوست همانند پرینترهای جوهرافشان عمل کرده وآب را از درون مجاری خود عبور می‌دهند.
این گروه در ادامه، با استفاده از مقدار کمی رنگ مانند متیلن آبی- ۲- پروپان صورتی در حلال آب و ۲- پروپانول، خواص آب گریزی سطح را ارتقا دادند. افزودن رنگ به سطح باعث آب دوست شدن آن می‌گردد، اما شستن سطح به‌وسیله آب، مولکول‌های رنگ را از سطح زدوده، و خاصیت آب‌گریزی اولیه باقی می‌ماند. با این حال مقداری از مولکول‌های رنگ درون نقاطی میکروساختار، که آب به دلیل خاصیت آب گریزی به آن جا نمی‌رسد، باقی می‌ماند. تنها راه زدودن این رنگ‌ها این است که قبل از شست‌وشو با آب، آن را با مقداری اسید پلی اکریلیک شست‌وشو دهیم. از این خاصیت می‌توان در کاربردهایی مانند رهایش کنترل‌شده دارو و ذخیره‌سازی استفاده کرد. همچنین این گروه قادر است کانال‌های آب‌دوست را با قرار دادن لایه‌های آب‌دوست، درون ساختار آب‌گریز ایجاد کند؛ این ساختار را می‌توان در تجهیزات میکروسیال مورد استفاده قرار داد.
این مطالعه در نشریه NanoLetters منتشر شده است.
