Les scientifiques acquièrent de nouvelles connaissances sur le secret de la façon dont les pieds des geckos restent collants

Zoom / Gros plan sur les coussinets plantaires du gecko Tokai. Chaque pied a de nombreuses petites soies appelées soies, chacune étant divisée en centaines de minuscules soies appelées omoplates. Ils aident à augmenter le contact avec la surface.

Yi-Sung

Le gecko est connu comme un grimpeur expert et habile. ils adhèrent à n’importe quelle surface grâce aux minuscules poils situés sous le pied. Avec des collègues de l’Oregon, du Danemark et d’Allemagne, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont examiné de plus près ces structures à l’aide d’un synchrotron à haute énergie et ont découvert qu’elles étaient recouvertes d’une très fine couche de molécules lipidiques. Selon l’un d’eux, le dernier article debout a été publié dans Biology Letters.

Ces minuscules poils microscopiques sont appelés poils, chacun étant divisé en centaines de poils plus petits appelés omoplates. A l’échelle microscopique, les forces dites de Van der Waals, les forces d’attraction et de répulsion entre deux molécules dipolaires, deviennent importantes.

Essentiellement, les minuscules touffes de poils sur les pattes des lézards se rapprochent des lignes sur les murs et les plafonds, de sorte que les électrons des particules de poils de lézard et les électrons des particules de paroi interagissent et se forment. attraction électromagnétique. Cela permet aux lézards de grimper sans effort sur des surfaces lisses comme le verre. Les araignées, les grillons, les coléoptères, les chauves-souris, les grenouilles et les lézards ont des coussinets collants de différentes tailles qui utilisent les mêmes forces.

Les geckos et leurs pattes inhabituelles attirent depuis longtemps l’attention des scientifiques. Par exemple, en 2013, des scientifiques de l’Université de Californie à Santa Barbara ont conçu un dossier. Colle sèche réutilisable Inspirée des pieds de gecko qui collent facilement aux surfaces lisses, collent fermement lorsqu’elles sont poussées vers l’avant et glissent lorsqu’elles sont tirées vers l’arrière. Le secret de cette tendance était l’angle et la forme des fibres semi-cylindriques produites dans l’adhésif à base de silicone. En poussant le côté plat vers le bas, une plus grande surface de collage à la surface du verre a été obtenue. Tirer les fibres du côté rond vers le bas a réduit la surface afin que la colle puisse glisser facilement.

Les subventions de Berkeley en 2020 étudient pourquoi les orteils de gecko à fourrure douce “collent” dans une seule direction. Tirez une jambe dans une direction et les orteils du lézard colleront à la surface. Posez votre pied et il “épluchera” ses orteils dans la direction opposée, mais cela n’empêche pas le gracieux macaclin de bouger à sa guise. Les scientifiques ont découvert que les geckos peuvent courir latéralement à la même vitesse qu’ils grimpent, grâce à leur capacité à réaligner leurs orteils. Avoir plus d’un orteil aide les lézards à s’adapter aux surfaces glissantes ou inégales. Les doigts en contact avec la surface pourraient changer de direction et mieux répartir la charge. Et comme leurs orteils sont doux, les animaux s’adaptent plus facilement aux surfaces rugueuses.

Malgré tout ce que nous avons appris, on sait peu de choses sur la chimie de surface détaillée des coussinets de pattes de macaqueline, en particulier les taches. Les auteurs de ce dernier document de recherche ont donc décidé d’en savoir plus, en accordant une attention particulière au rôle potentiellement important que l’eau peut jouer dans l’adhérence de surface. “On en savait déjà beaucoup sur le comportement mécanique des gels”, a déclaré Cherno Jaye, physicien et co-auteur du NIST. “Nous avons maintenant une meilleure compréhension de son fonctionnement en termes de structure moléculaire.”

Selon les auteurs, des recherches récentes ont montré la présence de particules lipidiques hydrofuges dans les empreintes de macaqueline et les matrices de lézard (elles peuvent également être trouvées dans la cuticule des reptiles de brique et de mortier). Le microscope synchrotron du National Institute of Standards and Technology (NIST) est bien adapté pour étudier plus en détail la structure moléculaire car il peut non seulement identifier les molécules à la surface des objets 3D, mais aussi révéler exactement où elles se trouvent et comment elles sont orientées.

Les auteurs supposent que cette fine couche de lipides (seulement un nanomètre d’épaisseur) peut repousser toute l’eau du fond des cuillères et permettre aux cuillères d’entrer en contact étroit avec la surface, aidant les geckos à maintenir leur emprise sur les surfaces humides. En outre, les cuillères et les cuillères sont composées de la protéine kératine, similaire aux protéines présentes dans les cheveux et les ongles humains. L’analyse a montré que les fibres kératiniques sont alignées dans le sens du cheveu et cela peut être la raison de la résistance à l’usure.

Les pieds de Gecko ont inspiré de nombreuses applications intéressantes dans le passé, y compris le ruban adhésif et la colle susmentionnés, et un robot grimpant “collant” avec une pièce jointe prothétique, et même (je ne plaisante pas) un soutien-gorge sans bretelles. geai et d’autres. Pensez aux “chaussures gecko” qui peuvent coller aux surfaces humides ou aux “gants gecko” qui adhèrent mieux aux outils humides comme applications potentielles de leurs dernières recherches.

“La chose la plus excitante pour moi à propos de ce système biologique est que tout est parfaitement optimisé à tous les niveaux, du macro au micro et au moléculaire.” Le co-auteur Stanislav Sock, biologiste à l’Université de Kiel en Allemagne, a déclaré. “Cela peut aider les ingénieurs biomimétiques à savoir quoi faire ensuite.”

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