Как живое существо могло производить «био» аэрогель?

Аэрогели обычно получают путем удаления воды из геля, оставляя пористую матрицу, которая когда-то присутствовала в геле.

Самое близкое сходство с аэрогелем в живом существе, которое я могу придумать, — это пробка. Пробка — это кора некоторых деревьев, которые развили этот тип коры, чтобы, угадайте что, получить защиту от огня.

Основное препятствие, с которым вы столкнетесь, заключается в том, что как для пробки, так и для губки размер «отверстий», которые вы можете оставить в матрице, определяется размером клетки/организма, производящего ее. Чтобы стать меньше этого, вам понадобится некоторая хитрость.

Один из таких трюков состоит в том, чтобы заставить клетку собрать внутреннюю белковую структуру, не растворимую в воде, а затем умереть. Структура, оставшаяся после клетки, суммировалась бы со структурами соседей и дала бы очень тонкую структуру аэрогеля.

Прежде всего, что такое аэрогель.

Гель в основном жидкий с некоторыми разбавленными связанными твердыми частицами, удерживающими его вместе . Биология производит много гелей (слизь, стекловидное тело глаза, хрящи, сухожилия и сгустки крови), так что здесь нет проблем.

аэрогельЭто то, что происходит, когда жидкость из геля удаляется таким образом, что остается диффузное сшитое твердое вещество. Это сложная часть. Обычная сушка не работает, так как испарение происходит по краям геля, образуя поток жидкости, который разрушает тонкую связь твердых тел и заставляет их сжиматься и крошиться. Чтобы получить аэрогель, вам нужно, чтобы жидкость вышла из геля в виде газа по всему гелю одновременно, чтобы не повредить оставшуюся твердую матрицу. Обычно это включает в себя точное изменение давления и температуры материалов для достижения сверхкритической точки, где нет различия между жидкостью и газом и, следовательно, нет границы испарения жидкости и газа. Затем замените связующее жидкость/газ другим газом и снизьте давление. Эти реакции, как правило, происходят при довольно высоких давлениях,

Но подождите, вы сказали ДРАКОН! Нормальная биология, вероятно, не создаст необходимого давления, но огонь может! Если метод воспламенения вашего дракона является внутренним, он, вероятно, может создать область высокого давления в этой огненной железе / отверстии / мочевом пузыре / чем-то еще. И он, вероятно, будет покрыт слизистым гелем. Теоретически (учитывая определенный химический состав слизи) он мог бы произвести тонкий слой аэрогеля из слизи, используя температуру и давление пламени. Если бы этот слой аэрогеля сохранялся и накапливался с течением времени, его можно было бы сравнить с очень прочным огнестойким типом рубцовой ткани, образующимся в результате многократного дыхания огнем.

Такой тип накопления аэрогеля означал бы, что молодые драконы были бы менее способны выдыхать огонь без травм, но драконы старшего возраста развили бы хорошую подкладку из аэрогеля, позволяющую им безнаказанно гореть.

Я собираюсь пойти с прямой экструзией . По сути, вы хотите напечатать на 3D-принтере весь аэрогель, используя специализированные белковые каналы в клеточной мембране в качестве экструдеров. Гель не разрушается из-за его электрического заряда, который отталкивает внешние нити геля от эквивалентно заряженного внешнего слоя клеточной мембраны. Внутренний слой заряжен противоположно, но клетка платит энергию в канале, чтобы раздвинуть эти заряды.

Клетки, секретирующие аэрогель, прилегают к очень сухому пространству, но имеют хорошо сохранившиеся липидные мембраны. В этих мембранах есть каналы, по которым могут двигаться волокна. Волокна собраны в цитозоле и настолько долговечны, насколько это возможно. Обычно аэрогель просто перемещается наружу с помощью миозиноподобных двигателей с той же скоростью, с которой он производится. Однако аэрогель должен быть сшит, поэтому время от времени клетка начинает выпускать новые волокна через ранее неиспользованные каналы. Каждый из этих каналов вначале соединяется с существующим каналом, и в начале волокна прочно сшиты в трехстороннем стыке. Но затем каналы расходятся, оставаясь внутри мембраны, и половинки перемещаются цитоскелетом. Через короткое время они встречаются с другим каналом и соединяют свои волокна вместе,