ศึกษา 'ขนหมีขั้วโลก' หวังต่อยอดในอุตสาหกรรมป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็ง

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาประเทศระบุคุณสมบัติป้องกันน้ำแข็งที่เป็นเอกลักษณ์ของขนหมีขั้วโลกและยกประโยชน์ให้กับประสิทธิภาพของขนที่เปรียบเสมือนกับถูกเคลือบด้วยสารจาระบีตามธรรมชาติ โดยการค้นพบนี้ช่วยอธิบายว่าสายพันธุ์เหล่านี้ทนทานต่อสภาพอากาศหนาวเย็นจัดในขั้วโลกเหนือได้อย่างไร พร้อมแนะนำการต่อยอดการใช้งานที่เป็นไปได้ในเทคโนโลยีป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งในระดับอุตสาหกรรมต่อไป

“จูเลียน แคโรลัน” (Julian Carolan) นักศึกษาปริญญาเอกจากสาขาวิชาเคมีของมหาวิทยาลัยดับลินและศูนย์แอมเบอร์ ศูนย์วิจัยในไอร์แลนด์ เปิดเผยว่า ดูเหมือนว่าพวกหมีขั้วโลกจะมีคุณสมบัติอันน่าอัศจรรย์นี้อยู่ พวกมันสามารถกลิ้งไปมารอบ ๆ กองหิมะและไถลลงไปตามเนินในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียสได้โดยที่ไม่มีน้ำแข็งติดตามตัวเลยแม้แต่น้อย

นักวิจัยจากวิทยาลัยทรินิตี้ ดับลิน (Trinity College Dublin) ร่วมกันตรวจสอบตัวอย่างเส้นขนจากหมีขั้วโลก 6 ตัว โดยเน้นที่องค์ประกอบทางเคมีของซีบัมของขน ซึ่งเป็นสารเคลือบมันตามธรรมชาติ
การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances พบว่า ซีบัมของขนหมีขั้วโลกเหล่านี้ ประกอบด้วย คอเลสเตอรอล ไดเอซิลกลีเซอรอล และกรดไขมัน ทำให้ช่วยลดการเกาะตัวของน้ำแข็งลงได้เป็นอย่างมาก และเมื่อทดลองขจัดสารเคลือบดังกล่าวออก ก็พบว่าขนของหมีขั้วโลกไม่มีความแตกต่างจากเส้นผมของมนุษย์ ซึ่งน้ำแข็งและหิมะสามารถเกาะติดได้ง่ายกว่า

นักศึกษาปริญญาเอกที่ร่วมในการวิจัย เปิดเผยว่า กุญแจสำคัญอยู่ที่ขนอันมันเยิ้มของหมีขั้วโลกเหล่านี้ซึ่งมีส่วนประกอบที่ช่วยไม่ให้น้ำแข็งหรือหิมะเกาะตามตัว และจากการวิเคราะห์ ทีมนักวิทยาศาสตร์พบส่วนประกอบเฉพาะบางชนิดที่น่าสนใจมาก ก่อนจำลองวิธีที่ส่วนประกอบเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับน้ำแข็ง และได้ข้อสรุปว่า ส่วนประกอบเหล่านี้สามารถต้านทานน้ำแข็งได้เป็นอย่างดี และทำให้หมีขั้วโลกได้เปรียบในการป้องกันไม่ให้น้ำแข็งเกาะตามตัว

การค้นพบนี้มีส่วนช่วยในการวิจัยที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับกลไกป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งตามธรรมชาติ และอาจต่อยอดไปสู่การพัฒนาสารเคลือบที่ยั่งยืนสำหรับพื้นผิวที่ต้องสัมผัสกับความเย็นจัด โดยนักวิทยาศาสตร์ได้เน้นย้ำถึงศักยภาพในการทดแทนสาร PFAS หรือที่รู้จักกันในชื่อว่า “สารเคมีชั่วนิรันดร์” ด้วยทางเลือกที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ

“แคโรลัน” ระบุว่า หากเราสามารถแทนที่สารเคมีที่เป็นพิษด้วยส่วนประกอบน้ำมันบางส่วนจากขนของหมีขั้วโลก ซึ่งเป็นส่วนประกอบจากธรรมชาติ ได้มากขึ้น และกำจัดปัญหาการใช้สารเคมีชั่วนิรันด์ได้ ก็จะเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่ของวงการวิทยาศาสตร์ได้

นอกเหนือจากประโยชน์ในเชิงโครงสร้างแล้ว ขนที่เคลือบด้วยน้ำมันตามธรรมชาติเหล่านี้ยังอาจมีบทบาทในกลยุทธ์การล่าของเหล่าหมีขั้วโลก ด้วยการลดแรงเสียดทานเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ไปบนน้ำแข็งและช่วยประหยัดพลังงานด้วยการไถลไปบนน้ำแข็งด้วย