包括果蠅在內(nèi)的許多昆蟲的眼睛都被一層薄而透明的涂層覆蓋，該涂層由微小的突起組成，這些突起具有抗反射，抗粘著性。發(fā)表在《自然》雜志上的一篇文章揭示了這種納米涂層是如何制成的秘密。

日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)和洛桑大學(xué)(UNIL)的作者與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETHZ)一起表明，該涂層僅包含兩種成分：一種叫做視黃素的蛋白質(zhì)和角膜蠟。在由Alan Turing于1950年代建模的形態(tài)發(fā)生過程中，這兩個成分分別通過分別發(fā)揮激活劑和抑制劑的作用，自動生成規(guī)則的突起網(wǎng)絡(luò)。多學(xué)科團(tuán)隊(duì)甚至通過在不同類型的表面上混合視黃素和蠟，成功地人工再現(xiàn)了這種現(xiàn)象。該方法非常便宜，并且基于可生物降解的材料，用于獲得形態(tài)類似于昆蟲的納米涂層，其具有抗粘著和抗反射功能，可以在多種領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隱形眼鏡，醫(yī)療植入物和紡織品。

UNIGE醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生理與代謝系教授，該研究的首席研究員弗拉基米爾·卡塔納耶夫(Vladimir Katanaev)說：“在1960年代末期，在飛蛾中發(fā)現(xiàn)了覆蓋某些昆蟲眼睛表面的納米涂層。” “它由密集的網(wǎng)絡(luò)組成，這些網(wǎng)絡(luò)由直徑約200納米，高度幾十納米的小突起組成。它具有減少光反射的作用。”

沒有涂層的昆蟲的角膜通常反射約4%的入射光，而在具有涂層的昆蟲中，該比例下降到零。盡管4%的改善似乎很小，但在進(jìn)化過程中就已經(jīng)選擇了足夠的優(yōu)勢(尤其是在黑暗條件下)。由于其抗粘性能，該涂層還提供物理保護(hù)，以防止空氣中最小的灰塵顆粒。

十年前，卡塔納耶夫教授進(jìn)入了這一研究領(lǐng)域。2011年，他和他的團(tuán)隊(duì)率先在果蠅(Drosophila melanogaster)的眼睛上發(fā)現(xiàn)了納米涂層。這種昆蟲比飛蛾更適合科學(xué)研究，尤其是因?yàn)樗幕蚪M已被完全測序。

根據(jù)他們的初步結(jié)果，Katanaev教授及其同事在2015年提出，納米涂層是由英國數(shù)學(xué)家艾倫·圖靈(Alan Turing)在1950年代建模的形態(tài)發(fā)生機(jī)制產(chǎn)生的。該模型認(rèn)為，兩個分子會自動組織，以產(chǎn)生規(guī)則的補(bǔ)丁或條狀圖案。第一個用作激活器，啟動一個過程，在此過程中出現(xiàn)特殊的模式并自我放大。但是它也同時刺激了第二個分子，后者起著抑制劑的作用，并且擴(kuò)散得更快。該模型使得可以在宏觀尺度上解釋自然現(xiàn)象，例如在豹子上的斑點(diǎn)或斑馬上的條紋，而在微觀尺度上卻從未在納米尺度上解釋。

這位總部位于日內(nèi)瓦的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)收集了更多的證據(jù)來支持這一假設(shè)。由于生化分析和基因工程的應(yīng)用，卡塔納耶夫教授及其同事成功地確定了由圖靈開發(fā)的反應(yīng)擴(kuò)散模型涉及的兩個組成部分。這取決于幾種專門酶產(chǎn)生的稱為視黃素和蠟的蛋白質(zhì)，其中兩種已被鑒定。視黃素起著活化劑的作用：由于其最初是無結(jié)構(gòu)的形狀，當(dāng)與蠟接觸時便呈球狀結(jié)構(gòu)并開始產(chǎn)生圖案。另一方面，蠟起抑制劑的作用。兩者之間的強(qiáng)大作用導(dǎo)致了納米涂層的出現(xiàn)。

人工納米涂層

卡塔納耶夫教授說：“我們隨后使用為此目的而進(jìn)行了基因改造的細(xì)菌設(shè)法以極低的成本生產(chǎn)了視黃素。” “純化后，我們將其與玻璃和塑料表面上的不同商業(yè)蠟混合。然后，我們可以非常輕松地重現(xiàn)納米涂層。它的外觀與昆蟲中發(fā)現(xiàn)的涂層相似，并且具有抗反射和抗粘著性我們認(rèn)為我們可以在幾乎任何類型的表面上沉積這種納米涂層，包括木材，紙張，金屬和塑料。”

初步測試表明，該涂層可以在水中洗滌20小時(盡管技術(shù)改進(jìn)可以使其更堅(jiān)固，但很容易被洗滌劑或刮擦損壞)。防反射性能已經(jīng)引起了隱形眼鏡制造商的一定程度的關(guān)注，而防粘性能可能會吸引醫(yī)療植入物的生產(chǎn)商。實(shí)際上，這種類型的涂層可以控制人體細(xì)胞的附著位置。工業(yè)界已經(jīng)擁有獲得此結(jié)果所需的技術(shù)。但是他們使用苛刻的方法，例如激光或酸。日內(nèi)瓦團(tuán)隊(duì)的解決方案具有便宜，良性和完全可生物降解的優(yōu)勢。