엔지니어는 항상 자연에서 영감을 얻는다. 레오나르도 다 빈치는 16 세기에 이렇게 썼습니다. "인간의 영성은 다양한 발명품을 만들지만, 더 아름답고, 단순하고, 명료하게 만들지는 않습니다. 천연제품이 딱 좋기 때문이다. 하지만 바이오닉스의 모범적인 업적은 단순히 자연을 모방하는 것이 아니라, 자연 시스템 뒤의 원리와 메커니즘을 탐구하여 구체적으로 응용한 결과다. (윌리엄 셰익스피어, 바이오닉스, 과학명언) (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언 사실, 단순히 생물학적 조직을 복제하는 것은 평범하고 무서운 엔지니어링 설계로 이어질 수 있다.
인간이 비행기를 만드는 각종 실패 생각을 생각해 보세요. 백씨 형제는 이 난관을 성공적으로 넘겼다. 그들은 단순히 새의 자세를 모방하는 것이 아니라, 날개의 기복과 활주할 때의 섬세한 상태를 고찰한 후 날개가 고정된 비행기에 이식했다.
발명사에는 생체 공학을 응용한 유명한 예가 많이 있다. 가장 생동감 있는 것은 1940 년대 스위스 엔지니어 조지 메스트로 (George Mestraw) 가 그의 바지와 개 귀에 묻은 귀속 식물에서 영감을 받아 velcro 를 발명했다는 점이다. 더 최근의 예는 1995 년 세계 최대 카펫 회사 중 하나인' 인텔 비스칼' 이 삼림 표면을 모방한 카펫을 생산했다는 것이다. 또한 후각이 예민한 바닷가재는 사람들에게 냄새 탐지기를 만드는 아이디어를 제공한다. 기생파리 한 마리는 마이크처럼 예민한 청각기관을 가지고 있어 더 나은 보청기를 설계하는 데 많은 기여를 한다. 도마뱀과 도마뱀도 있습니다. 도마뱀은 발가락에 수염의 분자 흡입력에 의지하여 벽과 천장을 흡착한다. 도마뱀붙이의 발에는 수억 개의 분자 흡입력의 합력이 이론적으로 60 파운드를 견딜 수 있는데, 이는 재사용 가능한 접착 테이프를 만들 수 있는 고무적인 전망을 제공한다.
한 가지 유사한 예는 홍합이 단백질로 만든 콜로이드가 매우 강하여 추운 바닷물에도 자신을 바위에 붙일 수 있다는 것이다. 이 콜로이드는 외과에서 선박 수리에 이르는 모든 분야에 적용될 수 있다. 최근 바이오닉 제품인' 레터시' 실리콘 코팅도 연꽃의 자체 청소 기능을 차용했다. 이 페인트의 독일 제조사들은 브러시 한 자루와 물 한 통만 있으면 이런 가정용 페인트의 더러움을 없앨 수 있다고 주장한다.
코프 작가 제닌 버너스 (Jenin Benas) 는 1997 의' 바이오닉스' 라는 책에서 "산업혁명과는 달리 바이오닉 혁명은 우리가 자연에서 발굴한 시대가 아니라 우리가 자연에서 배운 시대다" 고 썼다.
이 세상에서 거미줄에 있는 실크만큼 우아하고 효율적인 것은 없을지도 모른다. (윌리엄 셰익스피어, 거미줄, 거미줄, 거미줄, 거미줄, 거미줄, 거미줄, 거미줄) 와이오밍 주립대 사무실에서 분자생물학자 랭던 루이스는 금빛 거미줄 거미 (이하' 금빛 거미줄 거미') 의 컴퓨터 해부도를 선보였다. 거미 복부에 있는 여섯 개의 독립된 필라멘트선은 서로 다른 단백질 용액이나 점액을 분비한다. 그들은 거미 방적기의 힘을 통해 여섯 가지 종류의 실을 생산한다. 하나는 알을 감싸고, 다른 하나는 사냥의 안전을 보장하는 것이고, 셋은 그물을 짜는 것이고, 가장 탄력적인 것은 견인 실크이고, 거미는 그물을 짜거나 걷는 데 사용된다. 견인 실크는 동물이 만들 수 있는 가장 강인한 실크이다. 이론적으로 연필 두께의 거미 실크는 항모에 착륙한 제트기를 구부릴 수 있으며, 그것의 탄성은 나일론과 같다. 거미줄의 인성과 탄력성은 방탄조끼 섬유 B 의 5 배이다.
거미줄은 이렇게 신기하지만 쉽게 생기지 않는다. 모두가 거미를 키우고 싶어하지만, 아무도 무엇을 할 수 없다. 거미가 함께 있으면 결국 서로 잡아먹기 때문이다. 미국 몬트리올 외곽의 한 농장 건물에서 분자생물학자, 니코시아 생명기술회사 사장 겸 CEO 제프리 터너 (Jeffrey Turner) 가 새로운 방법을 시도하고 있다.
일은 처음부터 다시 시작해야 한다. 1998 년 터너는 루이스 등이 이 거미의 유전자를 분리했다는 것을 알게 되었다. 연구진이 이미 염소의 분비 시스템을 통해 약물을 생산했다는 것을 알아차렸을 때, 그는 염소가 젖에 거미줄을 만들 수 없는 이유를 궁금해했다. 결국 거미의 산사선은 염소의 산유샘과 매우 비슷하다. 그래서 랭던에게 전화해서 거미줄 유전자를 연구해 달라고 부탁했어요. "라고 터너는 회상했다.
니코시아의 기술자는 먼저 수십 마리의 염소로부터 수정란 수백 개를 채취한 다음 거미줄 유전자를 수정란에 이식한 다음 수정란을 염소에 다시 이식했다. 올여름, 수정란의 어미양이 어머니가 되었고, 나이지리아의 기술자들은 그들의 젖을 추출할 수 있었다 (이 단계는 메이플 시럽과 같다). 그러나, 지금까지, Nekosia 는 어떠한 혁명적인 일도 하지 않았다. 거미가 어떻게 실을 토하는지 시뮬레이션하는 것이 가장 어려운 일이다. "터너가 말했다. 그것의 방적기에서 거미는 어찌 된 일인지 점액을 끊임없이 잡아당기는 가는 실크로 바꾸었다. 그것은 젖지도 바삭하지도 않지만, 상당히 강인하고 탄력이 있다.
Nekosia 와 그의 연구 파트너, 미 육군 생화학 사령부의 전문가들은 거미 점액을 주사기 모양의 용기에 넣고 짜여진 가는 실을 짜내려고 시도하고 있다. 최근 실험에서 이 회사가 만든 실크의 많은 성능은 천연 거미줄과 거의 같지만 그 강도는 천연 실크의 30% 에 불과하다는 것을 인정했다. 물론 터너는 여전히 낙관적이다. 그는 이런 실크가 더 튼튼해질 수 있다고 생각했고, 그는 앞으로 몇 년 안에 이 실험에 특허를 신청할 계획이다.
난간을 오르는 방법은 한 가지가 아니다. 거미줄을 흉내내는 것도 마찬가지다. 태프트 대학의 학생 공학 교수인 데이비드 카플란 (David Kaplan) 은 수년 동안 바이오 실크를 연구해 왔으며, 그는 실크의 응용 전망에 큰 기대를 걸고 있다. 그는 실크가 거미줄만큼 강인하지는 않지만 비교적 빠르게 의료기기 분야에 사용하거나 대규모로 상업화할 수 있다고 말했다.
그의 연구실에서 카플란은 두루마리를 감는 대형 얕은 금속 상자를 보여줬는데, 이 상자는 10 여 개의 작은 모터가 들어 있는 삼각 피아노의 내장처럼 보였다. 4 피트 길이의 섬유는 코일의 양쪽 끝에 있는 모터에서 늘어나며, 각 섬유는 10 실로 구성됩니다. 컴퓨터는 각 모터가 인치마다 다른 회전수로 섬유를 비틀어 각 섬유에 서로 다른 강도와 탄성을 얻을 수 있도록 제어한다. 카플란은 "적절한 방식으로 묶고 왜곡하면 원하는 다양한 속성을 얻을 수 있다" 고 말했다.
그는 인체 조직이 이 섬유들을 둘러싸고 자라서 새로운 인대를 생산할 것이라고 믿는다. 그는 현재 전방 교차 인대 인공대체물 연구에 집중하고 있으며 무릎 관절조직은 줄곧 운동선수의 난제였다. 이론적으로, 실크는 어떤 힘줄과 인대, 또는 다른 조직에도 사용되어야 한다. "라고 그가 말했다. 추정? 흡연자의 실험은 앞으로 2 ~ 3 년 안에 진행될 것이다.
사회는 유전 공학을 받아들일 수도 있고, 너무 위험하기 때문에 그것을 버릴 수도 있다. 그러나 자연은 여전히 디자이너, 과학자 및 기타 혁신가들의 영감을 불러일으킨다. 니코시아의 실험 목장에 있는 이 활발하고 귀여운 염소들은 언젠가는 방탄조끼를 만드는 희귀한 재료를 생산할 수 있을 것이다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 바이오닉스는 전도가 밝은 것 같다.