Η Κίνα δημιουργεί εξαιρετικά ανθεκτικές ίνες μεταξιού 6 φορές ισχυρότερες από το Kevlar

Κινέζοι επιστήμονες συνέθεσαν την πρώτη ολοκληρωμένη ίνα μεταξιού αράχνης από γενετικά τροποποιημένους μεταξοσκώληκες, η οποία είναι ισχυρότερη από «τις περισσότερες φυσικές και συνθετικές ίνες» όπως το Κέβλαρ.

Μετάξι αράχνης που παράγεται από γενετικά τροποποιημένους μεταξοσκώληκες. Φωτογραφία: Mi Junpeng

Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 20 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Matter, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Donghua στη Σαγκάη ανέφεραν ότι οι ίνες μεταξιού αράχνης έχουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και εξαιρετική σκληρότητα. Η σκληρότητα του μεταξιού αράχνης είναι έξι φορές μεγαλύτερη από το Kevlar και η αντοχή σε εφελκυσμό (ικανότητα αντοχής στην τάση όταν τεντώνεται) είναι υψηλότερη από το νάιλον. Ο Mi Junpeng, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ότι οι νέες ίνες έχουν πολλές εφαρμογές, όπως χειρουργικά ράμματα, αλεξίσφαιρα ρούχα, έξυπνα υλικά και αεροδιαστημική τεχνολογία.

Η ομάδα χρησιμοποίησε το εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9 για να τροποποιήσει γενετικά τα αυγά μεταξοσκωλήκων προσθέτοντας ένα γονίδιο για πρωτεΐνες μεταξιού αράχνης. Αυτή η τροποποίηση έκανε τα μάτια των μεταξοσκωλήκων να λάμπουν κάτω από ένα μικροσκόπιο φθορισμού. Για να διασφαλιστεί ότι οι γενετικά τροποποιημένοι μεταξοσκώληκες παρήγαγαν πρωτεΐνες αράχνης, οι ερευνητές έπρεπε πρώτα να κατανοήσουν καλύτερα τη δομή του μεταξιού. Χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο δομής μεταξιού που είχε δοκιμαστεί με επιτυχία σε πειράματα.

Μία από τις μεγάλες προκλήσεις, σύμφωνα με τον Mi, ήταν να καταλάβουν πώς να «εντοπίσουν» τις πρωτεΐνες της αράχνης, ώστε να μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τις πρωτεΐνες του μεταξοσκώληκα. Η μοντελοποίηση τους επέτρεψε να κατανοήσουν καλύτερα ποιες τροποποιήσεις έπρεπε να γίνουν για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική ενσωμάτωση. Επιπλέον, ο Mi είπε ότι η συλλογή μεταξοσκωλήκων που είχαν τροποποιηθεί με επιτυχία ήταν επίσης μια πρόκληση, καθώς χρειάζονταν έως και 100 αυγά για να ληφθούν μερικοί διαγονιδιακοί μεταξοσκώληκες. Οι μεταξοσκώληκες χρειάζονταν επίσης τακτική φροντίδα επειδή «τρέφονται πολλές φορές την ημέρα».

Το μετάξι της αράχνης είναι φιλικό προς το περιβάλλον, ισχυρότερο και πιο εύκαμπτο από τις συνθετικές ίνες όπως το νάιλον και το κέβλαρ, οι οποίες απαιτούν υψηλή ενέργεια για την παραγωγή και τη μόλυνση του περιβάλλοντος. Το μετάξι της αράχνης είναι επίσης ισχυρότερο και λιγότερο εύθραυστο από το φυσικό μετάξι που παράγεται από μεταξοσκώληκες. Ωστόσο, η παραγωγή μεταξιού αράχνης σε μεγάλη κλίμακα είναι δύσκολη επειδή οι αράχνες είναι κανιβαλιστικές και δεν μπορούν να εκτρέφονται η μία δίπλα στην άλλη σε μεγάλους αριθμούς.

Το τεχνητό μετάξι αράχνης δεν είναι ιδανικό, επειδή ακόμη και οι πιο προηγμένες μέθοδοι παραγωγής δεν μπορούν να μιμηθούν πλήρως τη φυσική δομή, επειδή οι ερευνητές δεν κατανοούν πλήρως τον μηχανισμό της κλώσης του μεταξιού. Το μετάξι έχει επίσης μια φυσική προστατευτική επιδερμίδα που δεν μπορεί να προσομοιωθεί τεχνητά. Οι αδένες στους μεταξοσκώληκες και τις αράχνες έχουν επίσης παρόμοια χαρακτηριστικά, επομένως το μετάξι που παράγεται από την ερευνητική ομάδα διατηρεί τα δομικά του χαρακτηριστικά και το προστατευτικό του στρώμα.

Στο μέλλον, ο Mi και οι συνάδελφοί του θα χρησιμοποιήσουν συνθετικά αμινοξέα για να τροποποιήσουν το μετάξι και να παράγουν πιο ανθεκτικές εκδόσεις.

Αν Κανγκ (Σύμφωνα με το SCMP )

Πώς εφευρέθηκε το μετάξι; , Σκληροί δίσκοι κατασκευασμένοι από μετάξι

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/trung-quoc-tao-ra-soi-to-sieu-cung-ben-gap-6-lan-soi-kevlar-4656424.html