Синтезируя более прочный паучий шёлк

Coatings Today
29.08.2018 428

Протеин паучьего шёлка имеет репутацию одного из самых сильных и прочных материалов, вне зависимости от веса. Прочнее, чем некоторые стальные сплавы и жёстче, чем кевлар (особо прочное синтетическое волокно на основе полиамидов для замены стали, характеризующееся повышенной ударостойкостью). Упрочнённый материал может использоваться в широком спектре областей применения: от супертонких хирургических ниток для наложения швов до пуленепробиваемых материалов. К сожалению, в отличие от шелкопрядных червей пауков, как правило, трудно выращивать из-за их территориального характера и каннибальской природы, вследствие чего паучий шёлк всегда избегал массового производства. Так, специалисты по материаловедению потратили много лет на поиск синтетических альтернатив, вдохновляясь у паукообразных.

Теперь, Чжан Фуйонг и его коллеги из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, штат Миссури, разработали бактерии для производства биосинтетического паучьего шёлка, который сопоставим по физическим характеристикам с его естественными аналогами. Разработанный протеин в два раза больше, чем любой из такого типа белка, синтезированного ранее. Его белковые цепочки составляют 556 килодальтонов и содержат 192 повторяющихся участка спидроина. Раньше наибольший биосинтетический протеин паучьего шёлка составлял всего 285 кДа. Даже каркасная нить натурального шелка обычно имеет всего 370 кДа, хотя бывают и более высокие выпадающие показатели. Прочность на разрыв и жёсткость белка положительно коррелирует с его молекулярной массой, как и в случае с натуральным шелком.

«Людям уже было известно об этой корреляции, но только с белками меньшего размера», – объясняет Чжан. «Мы обнаружили, что даже при больших размерах все еще существует очень хорошая корреляция». Ключом к успеху команды было использование повторяющихся последовательностей паутинного шелка для разработки его синтетической версии, чтобы они могли сделать ее максимально большой, по возможности. Конечно, существует предел, в котором бактерии больше не могут справиться с длиной белка, а их ферменты расщепляют его на более мелкие куски. Команда обошла эту хорошо известную проблему, добавив дополнительную последовательность ДНК, которая способствует химической реакции между образующимися белками, чтобы они сливались.

Имея этот материал, команда закрутила синтетические протеины из шелка в волокна для механических испытаний. Прочность нитей на разрыв составила 1,03 гигапаскаля, модуль упругости — 13,7 гигапаскаля, растяжимость — 18 процентов, а жесткость — 114 мегаджоулей на кубический метр.

«Мы продолжим работу над тем, чтобы сделать процесс более масштабным и экономичным, упростив его обработку, уменьшив количество необходимых химических веществ и повысив надежность и эффективность», –  уверяют исследователи. Команда теперь надеется исследовать пределы своего нового подхода, надеясь, что они смогут добавить еще больше массы в свой биосинтетический шелк и, возможно, сымитировать свойства паутинного шелка и, возможно, в один прекрасный день сделать материал, который даже сможет превзойти его.

                      

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Новое черное верхнее покрытие для заводских упаковок
Новое черное верхнее покрытие для заводских упаковок
Компания PPG объявила о выпуске черного верхнего покрытия для заводских упаковок PPG DELFLEET ESSENTIAL ESSS979392…
Coatings Today
08.08.2021
228
Toyo-Morton выпускает клеи, не содержащие эпоксисиланов, для гибкой упаковки
Toyo-Morton выпускает клеи, не содержащие эпоксисиланов, для гибкой упаковки
Toyo-Morton, Ltd., ведущий японский производитель клеев для изготовления слоистых материалов, входящая в Toyo Ink Group,…
08.08.2022
196
Новая камера для косилок на Чемпионате мира по футболу ФИФА 2018 в России
Новая камера для косилок на Чемпионате мира по футболу ФИФА 2018 в России
Камера для пескоструйной очистки обеспечивает идеальное качество финишной обработки. Изготовитель двух самых знаковых брендов оборудования…
Coatings Today
19.04.2018
314
Союз машиностроителей Германии поддерживает выставку «Нефтегаз-2019»
Союз машиностроителей Германии поддерживает выставку «Нефтегаз-2019»
Союз машиностроителей Германии (VDMA) заявил о своей официальной поддержке международной выставки оборудования и технологий для…
Coatings Today
18.07.2018
321
Новые данные о многофункциональных матовых полиуретановых покрытиях на водной основе
Новые данные о многофункциональных матовых полиуретановых покрытиях на водной основе
Исследователи представили полиуретановое нанопокрытие на водной основе для ткани, которое отличается универсальностью благодаря однослойным нанолистам…
Coatings Today
24.10.2021
116
Средство для ремонта американских горок без необходимости повторной установки
Средство для ремонта американских горок без необходимости повторной установки
Компания Stronghold Coatings, (США), производитель полимерных и термических распылительных растворов для ремонта и повышения производительности…
Coatings Today
11.05.2018
352
Южная Корея разработает комплекс плавучих ветряных электростанций мощностью 12ГВт к 2030г
Южная Корея разработает комплекс плавучих ветряных электростанций мощностью 12ГВт к 2030г
Компании Total и Macquarie’s Green Investment Group (GIG) объединяются для разработки пяти крупных плавучих ветряных…
Coatings Today
30.09.2020
339
Rotterdam Markthal
Rotterdam Markthal
Markthal, здание, спроектированное MVRDV, Роттердам, Нидерланды, способствует устойчивому сочетанию еды, отдыха, проживания и парковки. Все…
Coatings Today
01.11.2019
429
Холодный обезжириватель для струйной и погружной обработки Uniprep 310
Холодный обезжириватель для струйной и погружной обработки Uniprep 310
Информация о процессе UniPrep 310 – сильнощелочной обезжириватель, предназначенный для струйной обработки (но может использоваться и погружным…
Coatings Today
17.06.2019
413