Chiny tworzą wyjątkowo wytrzymałe włókno jedwabne, 6 razy mocniejsze od kevlaru

[reklama_1]

Chińscy naukowcy zsyntetyzowali pierwsze kompletne włókno jedwabiu pajęczego z genetycznie zmodyfikowanych jedwabników, które jest mocniejsze od „większości włókien naturalnych i syntetycznych”, takich jak Kevlar.

Jedwab pajęczy produkowany przez genetycznie modyfikowane jedwabniki. Zdjęcie: Mi Junpeng — Jedwab pajęczy produkowany przez genetycznie modyfikowane jedwabniki. Zdjęcie: *Mi Junpeng*

W badaniu opublikowanym 20 września w czasopiśmie „Matter”, naukowcy z Uniwersytetu Donghua w Szanghaju donieśli, że włókna jedwabiu pajęczego charakteryzują się zarówno wysoką wytrzymałością na rozciąganie, jak i wyjątkową wytrzymałością. Wytrzymałość jedwabiu pajęczego jest sześciokrotnie większa niż kevlaru, a wytrzymałość na rozciąganie (zdolność do wytrzymywania naprężeń po rozciągnięciu) jest wyższa niż nylonu. Mi Junpeng, główny autor badania, powiedział, że nowe włókna mają wiele zastosowań, w tym w szwach chirurgicznych, odzieży kuloodpornej, materiałach inteligentnych i technologii lotniczej.

Zespół wykorzystał narzędzie do edycji genów CRISPR-Cas9 do genetycznej modyfikacji jaj jedwabników poprzez dodanie genu kodującego białka jedwabiu pajęczego. Ta modyfikacja spowodowała, że oczy jedwabników zaczęły świecić pod mikroskopem fluorescencyjnym. Aby upewnić się, że genetycznie zmodyfikowane jedwabniki produkują białka pajęcze, naukowcy musieli najpierw lepiej zrozumieć strukturę jedwabiu. Wykorzystali model struktury jedwabiu, który został pomyślnie przetestowany w eksperymentach.

Jednym z największych wyzwań, według Mi, było znalezienie sposobu na „lokalizację” białek pająka, aby mogły one oddziaływać z białkami jedwabnika. Modelowanie pozwoliło im lepiej zrozumieć, jakie modyfikacje należy wprowadzić, aby zapewnić skuteczną integrację. Dodatkowo, jak dodał Mi, zebranie udanie zmodyfikowanych jedwabników również stanowiło wyzwanie, ponieważ potrzeba było nawet 100 jaj, aby uzyskać kilka transgenicznych jedwabników. Jedwabniki wymagały również regularnej opieki, ponieważ „żywią się kilka razy dziennie”.

Jedwab pajęczy jest przyjazny dla środowiska, mocniejszy i bardziej elastyczny niż włókna syntetyczne, takie jak nylon i kevlar, których produkcja wymaga dużych nakładów energii i zanieczyszcza środowisko. Jedwab pajęczy jest również mocniejszy i mniej kruchy niż naturalny jedwab wytwarzany przez jedwabniki. Produkcja jedwabiu pajęczego na dużą skalę jest jednak trudna, ponieważ pająki są kanibalami i nie można ich hodować obok siebie w dużych ilościach.

Sztuczny jedwab pajęczy nie jest idealny, ponieważ nawet najbardziej zaawansowane metody produkcji nie są w stanie w pełni naśladować naturalnej struktury, ponieważ naukowcy nie do końca rozumieją mechanizm przędzenia jedwabiu. Jedwab posiada również naturalną ochronną otoczkę, której nie da się sztucznie odtworzyć. Gruczoły jedwabników i pająków również mają podobne cechy, dlatego jedwab wyprodukowany przez zespół badawczy zachowuje swoje właściwości strukturalne i warstwę ochronną.

W przyszłości Mi i współpracownicy będą stosować syntetyczne aminokwasy w celu modyfikacji jedwabiu i uzyskania trwalszych wersji.

An Khang (według SCMP )

Jak wynaleziono jedwab? Dyski twarde wykonane z jedwabiu

Link źródłowy