Čína vyrobila super odolné hedvábné vlákno, které je šestkrát pevnější než kevlar

Čínští vědci syntetizovali první kompletní pavoučí hedvábné vlákno z geneticky modifikovaných bource morušového, které je pevnější než „většina přírodních a syntetických vláken“, jako je kevlar.

Pavoučí hedvábí vyrobené geneticky modifikovanými bourci morušovými. Foto: Mi Junpeng — Pavoučí hedvábí vyrobené geneticky modifikovanými bourci morušovými. Foto: *Mi Junpeng*

Ve studii publikované 20. září v časopise Matter vědci z Donghua University v Šanghaji uvedli, že vlákna pavoučího hedvábí mají jak vysokou pevnost v tahu, tak i výjimečnou houževnatost. Houževnatost pavoučího hedvábí je šestkrát větší než u Kevlaru a pevnost v tahu (schopnost odolat napětí při natažení) je vyšší než u nylonu. Mi Junpeng, hlavní autor studie, uvedl, že nová vlákna mají mnoho využití, včetně chirurgických stehů, neprůstřelného oblečení, inteligentních materiálů a leteckých technologií.

Tým použil nástroj pro editaci genů CRISPR-Cas9 ke genetické modifikaci vajíček bource morušového přidáním genu pro hedvábné proteiny pavouků. Tato modifikace způsobila, že oči bource morušového zářily pod fluorescenčním mikroskopem. Aby se zajistilo, že geneticky modifikovaní bourci morušoví produkují pavoučí proteiny, museli vědci nejprve lépe porozumět struktuře hedvábí. Použili model struktury hedvábí, který byl úspěšně testován v experimentech.

Jednou z velkých výzev bylo podle Mi zjistit, jak „lokalizovat“ proteiny pavouka, aby mohly interagovat s proteiny bource morušového. Modelování jim umožnilo lépe pochopit, jaké modifikace je třeba provést, aby byla zajištěna efektivní integrace. Mi dále uvedl, že sběr úspěšně modifikovaných bourců morušových byl také náročný, protože k získání několika transgenních bourců morušových bylo zapotřebí až 100 vajíček. Bourci morušoví také vyžadují pravidelnou péči, protože „se krmí několikrát denně“.

Pavoučí hedvábí je šetrné k životnímu prostředí, pevnější a pružnější než syntetická vlákna, jako je nylon a kevlar, jejichž výroba vyžaduje vysokou energii a znečišťuje životní prostředí. Pavoučí hedvábí je také pevnější a méně křehké než přírodní hedvábí produkované bourcem morušovým. Produkce pavoučího hedvábí ve velkém měřítku je však obtížná, protože pavouci jsou kanibalisté a nemohou být chováni vedle sebe ve velkém množství.

Umělé pavoučí hedvábí není ideální, protože ani ty nejpokročilejší výrobní metody nemohou plně napodobit přirozenou strukturu, jelikož vědci plně nechápou mechanismus předení hedvábí. Hedvábí má také přirozenou ochrannou kutikulu, kterou nelze uměle simulovat. Žlázy v bourci morušovém a pavoucích mají také podobné vlastnosti, takže hedvábí vyrobené výzkumným týmem si zachovává své strukturální vlastnosti a ochrannou vrstvu.

V budoucnu Mi a kolegové použijí syntetické aminokyseliny k modifikaci hedvábí a výrobě odolnějších verzí.

An Khang (podle SCMP )

Jak bylo hedvábí vynalezeno?, Pevné disky vyrobené z hedvábí

Zdrojový odkaz