Синтезируя более прочный паучий шёлк

Coatings Today
29.08.2018 336

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

Экстракт листьев манго может предотвратить коррозию стали: исследование
Экстракт листьев манго может предотвратить коррозию стали: исследование
Пытаясь разработать безопасную для окружающей среды альтернативу, исследователи из Национального института смежных наук и технологий,…
Coatings Today
11.07.2019
298
Shelby 1967 года воссоздадут с кузовом из углеродного волокна
Shelby 1967 года воссоздадут с кузовом из углеродного волокна
Компания Classic Recreations в сотрудничестве с производителем углеродного волокна SpeedKore Performance воссоздаст легендарный автомобиля Shelby…
Coatings Today
26.07.2020
259
Модернизация парка линий анодирования
Модернизация парка линий анодирования
В связи с реновацией существующего парка производственного оборудования, продается автоматическая линия по анодированию алюминиевых профилей,…
Coatings Today
21.11.2018
280
«ИНТЕРЛАКОКРАСКА-2019»: СТАРТ ЛАКОКРАСОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ГЛАВНОЙ ОТРАСЛЕВОЙ ВЫСТАВКЕ ГОДА
«ИНТЕРЛАКОКРАСКА-2019»: СТАРТ ЛАКОКРАСОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ГЛАВНОЙ ОТРАСЛЕВОЙ ВЫСТАВКЕ ГОДА
4 — 7 марта 2019 года, павильон «Форум» ЦВК «Экспоцентр» 23-я международная выставка лакокрасочных материалов…
Coatings Today
27.02.2019
348
Предотвращение ржавления с помощью тонкой пленки
Предотвращение ржавления с помощью тонкой пленки
Metal Guard 560 Хаббарда-Холла обеспечивает тонкопленочную защиту от ржавчины, превосходную для ситуаций, в которых изменение…
Coatings Today
11.10.2020
208
Новое решение по модификации поверхности для технического текстиля
Новое решение по модификации поверхности для технического текстиля
Технология Unyte на водной основе направлена на улучшение формы и функциональности тканых и нетканых материалов,…
11.01.2022
114
Предварительная Деловая программа Rosmould | Rosplast 2022
Предварительная Деловая программа Rosmould | Rosplast 2022
Ведущие промышленные выставки Rosmould | Rosplast 2022, которые пройдут 7-9 июня 2022 года в Москве,…
16.05.2022
38
Список участников выставок Rosmould | Rosplast 2022
Список участников выставок Rosmould | Rosplast 2022
Два месяца осталось до наиболее значимых событий этого года в сфере производства пресс-форм и штампов,…
03.04.2022
490
Хвойные иголки можно будет превратить в краску и пищевые подсластители
Хвойные иголки можно будет превратить в краску и пищевые подсластители
Согласно исследованиям Шеффилдского университета (Англия), выброшенные рождественские елки можно спасти со свалок и задействовать в…
Coatings Today
02.04.2019
350