Синтезируя более прочный паучий шёлк

Coatings Today
29.08.2018 385

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

Усовершенствованные свойства полиакрилатных покрытий
Усовершенствованные свойства полиакрилатных покрытий
Включение ионов металлов в полиакрилатное покрытие демонстрирует большой потенциал с точки зрения улучшения его характеристик…
08.03.2022
414
Первые в мире водородные поезда уже в Германии
Первые в мире водородные поезда уже в Германии
Два новых локомотива теперь на 100-километровом рельсовом пути в Германии. Все на борт! Созданные крупной…
Coatings Today
09.10.2018
325
Износостойкое покрытие Carbinite
Износостойкое покрытие Carbinite
Представители компании Dillon Manufacturing заявляют, что новое покрытие Carbinite повышает силу захвата тисков и срок…
Coatings Today
29.09.2020
365
Экологически безопасные, саморасслаивающиеся, порошковые покрытия
Экологически безопасные, саморасслаивающиеся, порошковые покрытия
Ученые представили саморасслаивающиеся порошковые покрытия на основе экологически безопасной технологии с использованием эпоксидных/силиконовых материалов без…
30.12.2021
170
Исследователи разрабатывают биокомпозиционный материал из волокон финиковой пальмы
Исследователи разрабатывают биокомпозиционный материал из волокон финиковой пальмы
Команда исследователей из Портсмутского университета (Гэмпшир, Англия) разработала биокомпозиционный материал на основе отходов в виде…
Coatings Today
28.02.2019
359
Противомикробная технология в составах покрытий на водной основе
Противомикробная технология в составах покрытий на водной основе
Технология совместима с системами нанесения тонкослойных покрытий и обеспечивает повышенную устойчивость к ультрафиолетовому излучению
23.11.2022
120
Технология Dow FASTRACK помогает проложить путь в Пхёнчхан
Технология Dow FASTRACK помогает проложить путь в Пхёнчхан
Спортсмены и болельщики, отправляющиеся на зимние Олимпийские игры в Пхёнчхан 2018 по скоростной автомагистрали Yeongdong…
Coatings Today
29.01.2018
297
Прочная и эластичная прозрачная защитная пленка
Прочная и эластичная прозрачная защитная пленка
Ученые сообщают о новой защитной пленке, изготовленной из гибридной смолы, отверждаемой при комнатной температуре. Гибридная…
Coatings Today
05.10.2021
142
Углеродное волокно выставили напоказ в новом суперкаре Donkervoort
Углеродное волокно выставили напоказ в новом суперкаре Donkervoort
В основе модели JD70 от компании Donkervoort Automobielen лежит гибридное шасси из стальной трубчатой рамы…
Coatings Today
20.08.2020
293