防反射涂层受蝇眼启发

包括果蝇在内的许多昆虫的眼睛都被一层薄而透明的涂层覆盖，该涂层由微小的突起组成，这些突起具有抗反射，抗粘着性。发表在《自然》杂志上的一篇文章揭示了这种纳米涂层是如何制成的秘密。

日内瓦大学(UNIGE)和洛桑大学(UNIL)的作者与苏黎世联邦理工学院(ETHZ)一起表明，该涂层仅包含两种成分：一种叫做视黄素的蛋白质和角膜蜡。在由Alan Turing于1950年代建模的形态发生过程中，这两个成分分别通过分别发挥激活剂和抑制剂的作用，自动生成规则的突起网络。多学科团队甚至通过在不同类型的表面上混合视黄素和蜡，成功地人工再现了这种现象。该方法非常便宜，并且基于可生物降解的材料，用于获得形态类似于昆虫的纳米涂层，其具有抗粘着和抗反射功能，可以在多种领域中得到广泛应用。隐形眼镜，医疗植入物和纺织品。

UNIGE医学院细胞生理与代谢系教授，该研究的首席研究员弗拉基米尔·卡塔纳耶夫(Vladimir Katanaev)说：“在1960年代末期，在飞蛾中发现了覆盖某些昆虫眼睛表面的纳米涂层。” “它由密集的网络组成，这些网络由直径约200纳米，高度几十纳米的小突起组成。它具有减少光反射的作用。”

没有涂层的昆虫的角膜通常反射约4%的入射光，而在具有涂层的昆虫中，该比例下降到零。尽管4%的改善似乎很小，但在进化过程中就已经选择了足够的优势(尤其是在黑暗条件下)。由于其抗粘性能，该涂层还提供物理保护，以防止空气中最小的灰尘颗粒。

十年前，卡塔纳耶夫教授进入了这一研究领域。2011年，他和他的团队率先在果蝇(Drosophila melanogaster)的眼睛上发现了纳米涂层。这种昆虫比飞蛾更适合科学研究，尤其是因为它的基因组已被完全测序。

根据他们的初步结果，Katanaev教授及其同事在2015年提出，纳米涂层是由英国数学家艾伦·图灵(Alan Turing)在1950年代建模的形态发生机制产生的。该模型认为，两个分子会自动组织，以产生规则的补丁或条状图案。第一个用作激活器，启动一个过程，在此过程中出现特殊的模式并自我放大。但是它也同时刺激了第二个分子，后者起着抑制剂的作用，并且扩散得更快。该模型使得可以在宏观尺度上解释自然现象，例如在豹子上的斑点或斑马上的条纹，而在微观尺度上却从未在纳米尺度上解释。

这位总部位于日内瓦的研究人员现在已经收集了更多的证据来支持这一假设。由于生化分析和基因工程的应用，卡塔纳耶夫教授及其同事成功地确定了由图灵开发的反应扩散模型涉及的两个组成部分。这取决于几种专门酶产生的称为视黄素和蜡的蛋白质，其中两种已被鉴定。视黄素起着活化剂的作用：由于其最初是无结构的形状，当与蜡接触时便呈球状结构并开始产生图案。另一方面，蜡起抑制剂的作用。两者之间的强大作用导致了纳米涂层的出现。

人工纳米涂层

卡塔纳耶夫教授说：“我们随后使用为此目的而进行了基因改造的细菌设法以极低的成本生产了视黄素。” “纯化后，我们将其与玻璃和塑料表面上的不同商业蜡混合。然后，我们可以非常轻松地重现纳米涂层。它的外观与昆虫中发现的涂层相似，并且具有抗反射和抗粘着性我们认为我们可以在几乎任何类型的表面上沉积这种纳米涂层，包括木材，纸张，金属和塑料。”

初步测试表明，该涂层可以在水中洗涤20小时(尽管技术改进可以使其更坚固，但很容易被洗涤剂或刮擦损坏)。防反射性能已经引起了隐形眼镜制造商的一定程度的关注，而防粘性能可能会吸引医疗植入物的生产商。实际上，这种类型的涂层可以控制人体细胞的附着位置。工业界已经拥有获得此结果所需的技术。但是他们使用苛刻的方法，例如激光或酸。日内瓦团队的解决方案具有便宜，良性和完全可生物降解的优势。