China mencipta gentian sutera yang sangat lasak 6 kali lebih kuat daripada Kevlar

Para saintis China telah mensintesis serat sutera labah-labah lengkap pertama daripada ulat sutera yang diubah suai secara genetik, yang lebih kuat daripada "sebilangan besar gentian semula jadi dan sintetik" seperti Kevlar.

Sutera labah-labah yang dihasilkan oleh ulat sutera yang diubah suai secara genetik. Foto: Mi Junpeng — Sutera labah-labah yang dihasilkan oleh ulat sutera yang diubah suai secara genetik. Foto: *Mi Junpeng*

Dalam kajian yang diterbitkan pada 20 September dalam jurnal Matter, saintis di Universiti Donghua di Shanghai melaporkan bahawa gentian sutera labah-labah mempunyai kedua-dua kekuatan tegangan tinggi dan keliatan yang luar biasa. Keliatan sutera labah-labah adalah enam kali lebih besar daripada Kevlar dan kekuatan tegangan (keupayaan untuk menahan ketegangan apabila diregangkan) adalah lebih tinggi daripada nilon. Mi Junpeng, pengarang utama kajian itu, berkata gentian baharu itu mempunyai banyak aplikasi, termasuk jahitan pembedahan, pakaian kalis peluru, bahan pintar dan teknologi aeroangkasa.

Pasukan itu menggunakan alat penyuntingan gen CRISPR-Cas9 untuk mengubah suai secara genetik telur ulat sutera dengan menambahkan gen untuk protein sutera labah-labah. Pengubahsuaian ini menyebabkan mata ulat sutera bersinar di bawah mikroskop pendarfluor. Untuk memastikan ulat sutera yang diubah suai secara genetik menghasilkan protein labah-labah, para penyelidik perlu terlebih dahulu memahami struktur sutera dengan lebih baik. Mereka menggunakan model struktur sutera yang telah berjaya diuji dalam eksperimen.

Salah satu cabaran besar, menurut Mi, ialah memikirkan cara "menyetempatkan" protein labah-labah supaya mereka boleh berinteraksi dengan protein ulat sutera. Pemodelan membolehkan mereka memahami dengan lebih baik pengubahsuaian yang perlu dibuat untuk memastikan penyepaduan yang berkesan. Selain itu, Mi berkata, mengumpul ulat sutera yang berjaya diubah suai juga merupakan satu cabaran, kerana ia mengambil masa sehingga 100 telur untuk mendapatkan beberapa ulat sutera transgenik. Ulat sutera juga memerlukan penjagaan tetap kerana mereka "memberi makan beberapa kali sehari."

Sutera labah-labah adalah mesra alam, lebih kuat dan lebih fleksibel daripada gentian sintetik seperti nilon dan Kevlar, yang memerlukan tenaga tinggi untuk menghasilkan dan mencemarkan alam sekitar. Sutera labah-labah juga lebih kuat dan kurang rapuh daripada sutera semulajadi yang dihasilkan oleh ulat sutera. Tetapi pengeluaran sutera labah-labah secara besar-besaran adalah sukar kerana labah-labah bersifat kanibal dan tidak boleh dibesarkan bersebelahan dalam jumlah yang banyak.

Sutera labah-labah tiruan tidak sesuai kerana walaupun kaedah pengeluaran yang paling maju tidak dapat meniru sepenuhnya struktur semula jadi kerana penyelidik tidak memahami sepenuhnya mekanisme pemintalan sutera. Sutera juga mempunyai kutikula pelindung semula jadi yang tidak boleh disimulasikan secara buatan. Kelenjar dalam ulat sutera dan labah-labah juga mempunyai ciri yang sama, jadi sutera yang dihasilkan oleh pasukan penyelidik mengekalkan ciri-ciri struktur dan lapisan pelindungnya.

Pada masa hadapan, Mi dan rakan sekerja akan menggunakan asid amino sintetik untuk mengubah suai sutera dan menghasilkan versi yang lebih tahan lama.

An Khang (Menurut SCMP )

Bagaimanakah sutera dicipta? , Pemacu keras diperbuat daripada sutera

Pautan sumber