چین الیاف ابریشم فوق العاده سختی تولید می‌کند که 6 برابر قوی‌تر از کولار است

دانشمندان چینی اولین الیاف کامل ابریشم عنکبوت را از کرم‌های ابریشم اصلاح‌شده ژنتیکی سنتز کردند که از «بیشتر الیاف طبیعی و مصنوعی» مانند کولار قوی‌تر است.

ابریشم عنکبوت تولید شده توسط کرم‌های ابریشم اصلاح ژنتیکی شده. عکس: می جونپنگ — ابریشم عنکبوت تولید شده توسط کرم‌های ابریشم اصلاح ژنتیکی شده. عکس: *می جونپنگ*

در مطالعه‌ای که در ۲۰ سپتامبر در مجله Matter منتشر شد، دانشمندان دانشگاه دونگوا در شانگهای گزارش دادند که الیاف ابریشم عنکبوت هم از استحکام کششی بالا و هم از استحکام استثنایی برخوردارند. استحکام ابریشم عنکبوت شش برابر بیشتر از کولار و استحکام کششی (توانایی تحمل تنش هنگام کشیده شدن) بیشتر از نایلون است. می جونپنگ، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت که الیاف جدید کاربردهای زیادی از جمله بخیه‌های جراحی، لباس‌های ضد گلوله، مواد هوشمند و فناوری هوافضا دارند.

این تیم با استفاده از ابزار ویرایش ژن CRISPR-Cas9 و با افزودن ژنی برای پروتئین‌های ابریشم عنکبوت، تخم‌های کرم ابریشم را از نظر ژنتیکی اصلاح کردند. این اصلاح باعث شد که چشمان کرم‌های ابریشم زیر میکروسکوپ فلورسانس بدرخشد. برای اطمینان از اینکه کرم‌های ابریشم اصلاح‌شده ژنتیکی پروتئین‌های عنکبوت تولید می‌کنند، محققان ابتدا نیاز داشتند ساختار ابریشم را بهتر درک کنند. آنها از مدلی از ساختار ابریشم استفاده کردند که با موفقیت در آزمایش‌ها آزمایش شده بود.

به گفته‌ی می، یکی از چالش‌های بزرگ، یافتن چگونگی «محلی‌سازی» پروتئین‌های عنکبوت بود تا بتوانند با پروتئین‌های کرم ابریشم تعامل داشته باشند. مدل‌سازی به آنها اجازه داد تا درک بهتری از اصلاحات مورد نیاز برای تضمین ادغام مؤثر داشته باشند. علاوه بر این، می گفت، جمع‌آوری کرم‌های ابریشم اصلاح‌شده با موفقیت نیز یک چالش بود، زیرا برای به دست آوردن چند کرم ابریشم تراریخته، به ۱۰۰ تخم نیاز بود. کرم‌های ابریشم همچنین به مراقبت منظم نیاز داشتند زیرا «چندین بار در روز تغذیه می‌کنند».

ابریشم عنکبوت سازگار با محیط زیست، قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر از الیاف مصنوعی مانند نایلون و کولار است که برای تولید به انرژی بالایی نیاز دارند و محیط زیست را آلوده می‌کنند. ابریشم عنکبوت همچنین قوی‌تر و کمتر شکننده از ابریشم طبیعی تولید شده توسط کرم‌های ابریشم است. اما تولید ابریشم عنکبوت در مقیاس بزرگ دشوار است زیرا عنکبوت‌ها آدمخوار هستند و نمی‌توان آنها را در کنار هم و به تعداد زیاد پرورش داد.

ابریشم عنکبوت مصنوعی ایده آل نیست زیرا حتی پیشرفته ترین روش های تولید نیز نمی توانند ساختار طبیعی را به طور کامل تقلید کنند زیرا محققان مکانیسم ریسندگی ابریشم را به طور کامل درک نمی کنند. ابریشم همچنین دارای یک کوتیکول محافظ طبیعی است که نمی توان آن را به صورت مصنوعی شبیه سازی کرد. غدد موجود در کرم ابریشم و عنکبوت نیز ویژگی های مشابهی دارند، بنابراین ابریشم تولید شده توسط تیم تحقیقاتی ویژگی های ساختاری و لایه محافظ خود را حفظ می کند.

در آینده، می و همکارانش از اسیدهای آمینه مصنوعی برای اصلاح ابریشم و تولید نسخه‌های بادوام‌تر استفاده خواهند کرد.

آن خنگ (طبق SCMP )

ابریشم چگونه اختراع شد؟ , هارد دیسک‌های ساخته شده از ابریشم

لینک منبع