Синтезируя более прочный паучий шёлк

Coatings Today
29.08.2018 357

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

Самая длинная гибкая печатная плата в мире для беспилотного летательного аппарата
Самая длинная гибкая печатная плата в мире для беспилотного летательного аппарата
Глостершир, Англия — Поставщик печатных плат, компания Trackwise, создала многослойную гибкую печатную плату длиной 85…
Coatings Today
03.06.2019
325
Биомиметрическая поверхность для защиты от биообрастания
Биомиметрическая поверхность для защиты от биообрастания
В недавнем исследовании ученые скомбинировали технологию 3D-печати и метатезисную подповерхностную полимеризацию с раскрытием цикла (ROMP)…
Coatings Today
24.08.2021
115
Технология роботизированной отделки поверхностей с функцией самообучения
Технология роботизированной отделки поверхностей с функцией самообучения
Разработанная в Италии технология предназначена для нанесения жидких, порошковых и стеклопластиковых покрытий.   Компания Lesta…
Coatings Today
09.03.2020
320
Российские ученые определили главный элемент, влияющий на качество сварки по покрытию
Российские ученые определили главный элемент, влияющий на качество сварки по покрытию
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) определили, как защитные противокоррозионные покрытия влияют на процесс…
Coatings Today
24.12.2020
471
MacDermid Enthone предлагает нетоксичный процесс Kenlevel
MacDermid Enthone предлагает нетоксичный процесс Kenlevel
Kenlevel BF2 обеспечивает равномерное распределение металла, глянцевый внешний вид покрытия, способность к пассивации для улучшения…
Coatings Today
27.05.2020
312
Новая высококачественная модель ручного воздушного распылителя
Новая высококачественная модель ручного воздушного распылителя
Компания Sames Kremlin добавила в свой ассортимент ручных воздушных распылителей новую высококачественную модель базовой комплектации…
Coatings Today
16.04.2021
138
«ХИМИЯ-2018»: Пост-релиз
«ХИМИЯ-2018»: Пост-релиз
Итоги международной выставки «Химия-2018»   С 29 октября по 1 ноября 2018 года в Москве,…
Coatings Today
12.11.2018
288
Анонс нового продукта: робот-распылитель
Анонс нового продукта: робот-распылитель
Компания Ascend Build, занимающаяся строительством, искусственным интеллектом и робототехникой, недавно объявила о выпуске нового робота-распылителя.…
Coatings Today
09.03.2021
161
Новые цвета полиэфирных порошковых покрытий
Новые цвета полиэфирных порошковых покрытий
Компания Tiger Drylac (Сент-Чарльз, штат Иллинойс, США) представила 6 новых цветов в своей линейке сверхпрочных…
Coatings Today
06.09.2021
125