China a creat o fibră de mătase super-rezistentă, de 6 ori mai puternică decât Kevlarul

Oamenii de știință chinezi au sintetizat prima fibră completă de mătase de păianjen din viermi de mătase modificați genetic, care este mai rezistentă decât „majoritatea fibrelor naturale și sintetice”, cum ar fi Kevlarul.

Mătase de păianjen produsă de viermi de mătase modificați genetic. Fotografie: Mi Junpeng — Mătase de păianjen produsă de viermi de mătase modificați genetic. Fotografie: *Mi Junpeng*

Într-un studiu publicat pe 20 septembrie în revista Matter, oamenii de știință de la Universitatea Donghua din Shanghai au raportat că fibrele de mătase de păianjen au atât o rezistență ridicată la tracțiune, cât și o tenacitate excepțională. Tenacitatea mătăsii de păianjen este de șase ori mai mare decât cea a Kevlarului, iar rezistența la tracțiune (capacitatea de a rezista la tensiune atunci când este întinsă) este mai mare decât cea a nailonului. Mi Junpeng, autorul principal al studiului, a declarat că noile fibre au numeroase aplicații, inclusiv suturi chirurgicale, îmbrăcăminte antiglonț, materiale inteligente și tehnologie aerospațială.

Echipa a folosit instrumentul de editare genetică CRISPR-Cas9 pentru a modifica genetic ouăle de viermi de mătase prin adăugarea unei gene pentru proteinele de mătase de păianjen. Această modificare a făcut ca ochii viermilor de mătase să strălucească la microscopul cu fluorescență. Pentru a se asigura că viermii de mătase modificați genetic produceau proteine de păianjen, cercetătorii au trebuit mai întâi să înțeleagă mai bine structura mătăsii. Au folosit un model al structurii mătăsii care fusese testat cu succes în experimente.

Una dintre marile provocări, potrivit lui Mi, a fost găsirea unei modalități de „localizare” a proteinelor păianjen, astfel încât acestea să poată interacționa cu proteinele viermilor de mătase. Modelarea le-a permis să înțeleagă mai bine ce modificări trebuiau făcute pentru a asigura o integrare eficientă. În plus, a spus Mi, colectarea cu succes a viermilor de mătase modificați a fost, de asemenea, o provocare, deoarece a fost nevoie de până la 100 de ouă pentru a obține câțiva viermi de mătase transgenici. Viermii de mătase necesită, de asemenea, îngrijire regulată, deoarece „se hrănesc de mai multe ori pe zi”.

Mătasea de păianjen este ecologică, mai rezistentă și mai flexibilă decât fibrele sintetice precum nailonul și Kevlarul, care necesită multă energie pentru a fi produse și poluate. De asemenea, mătasea de păianjen este mai rezistentă și mai puțin fragilă decât mătasea naturală produsă de viermii de mătase. Însă producția la scară largă de mătase de păianjen este dificilă deoarece păianjenii sunt canibali și nu pot fi crescuți unul lângă altul în număr mare.

Mătasea de păianjen artificială nu este ideală, deoarece nici cele mai avansate metode de producție nu pot imita pe deplin structura naturală, deoarece cercetătorii nu înțeleg pe deplin mecanismul filării mătăsii. Mătasea are, de asemenea, o cuticulă protectoare naturală care nu poate fi simulată artificial. Glandele viermilor de mătase și ale păianjenilor au, de asemenea, caracteristici similare, astfel încât mătasea produsă de echipa de cercetare își păstrează caracteristicile structurale și stratul protector.

În viitor, Mi și colegii săi vor folosi aminoacizi sintetici pentru a modifica mătasea și a produce versiuni mai durabile.

An Khang (conform SCMP )

Cum a fost inventată mătasea? , Hard disk-uri fabricate din mătase

Legătură sursă