Vào năm 2015, một nhóm các nhà khoa học đã thực hiện một khám phá thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực này, chứng minh rằng răng của động vật thân mềm bám có tên gọi là limpets thực sự có độ bền kéo mạnh nhất so với bất kỳ vật liệu sinh học nào.

Lấy cảm hứng từ những chiếc răng này, nhóm nghiên cứu đã sản xuất một loại vật liệu sinh học tổng hợp có độ bền cực cao, có thể cung cấp một giải pháp thay thế bền vững hơn cho các vật liệu hiệu suất cao như Kevlar.

Limpets là loài ốc sống dưới nước có vỏ hình mũ bám rất tốt vào đá dọc theo bờ biển. Một phần của lối sống ven biển này liên quan đến việc cạo răng của chúng trên bề mặt gồ ghề để thu thập tảo làm thức ăn, và ở đây là bí mật về sức bền kéo vô song của sinh vật.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Portsmouth đã sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử để nghiên cứu vật liệu răng khểnh và phân tích nó ở cấp độ nguyên tử. Nghiên cứu cho thấy răng khập khiễng có độ bền kéo từ 3 đến 6,5 gigapascal (GPa). Đối với bối cảnh, tơ kéo của nhện có độ bền kéo khoảng 1,3 GPa, trong khi thép khoảng 1,65 GPa. Các nhà khoa học tin rằng lý do cho độ bền kéo đáng kinh ngạc của chiếc răng khểnh là do một mạng lưới dày đặc của các sợi chitin với các tinh thể nhỏ của geothite chứa sắt trải rộng khắp.

Nhóm nghiên cứu hiện đã tạo ra một hệ thống cho phép các cấu trúc tương tự được hình thành trong phòng thí nghiệm, bắt đầu bằng thủy tinh phủ huyết thanh và kitin và oxit sắt lắng đọng trên cùng. Trong hai tuần, chúng tự tổ chức thành cơ quan chịu trách nhiệm hình thành răng khập khiễng, được gọi là radula. Sử dụng sự kết hợp của các tế bào radula cô lập, mẫu mô, chitin khoáng hóa và một kỹ thuật gọi là quay điện, các nhà khoa học sau đó có thể phát triển các dải răng limpet mô phỏng sinh học rộng nửa cm (0,2 in).

Vật liệu sinh học composite mới với độ bền cực cao có thể chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực vật liệu tổng hợp. Nếu nhóm có thể mở rộng quy trình thành công, nó có thể cung cấp một giải pháp thay thế bền vững hơn cho các vật liệu như Kevlar và nhựa, những thứ sử dụng nhiều tài nguyên để sản xuất và không dễ tái chế.

Các nhà nghiên cứu hiện đang tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình và mở rộng nó để sản xuất răng khểnh tổng hợp ở quy mô cần thiết cho sản xuất hàng loạt.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.