Významný objev. Čínští vědci vytvořili materiál šestkrát tvrdší, než Kevlar používaný v neprůstřelných vestách
Vědci v Číně syntetizovali pavoučí hedvábí z geneticky modifikovaných bource morušového a vytvořili vlákna šestkrát pevnější než kevlar používaný v neprůstřelných vestách.
Výsledky demonstrují techniku, která by mohla být použita k výrobě ekologicky šetrné alternativy syntetických komerčních vláken, jako je nylon, informuje portál Phys.
„Hedvábí bource morušového je v současné době jediným živočišným hedvábným vláknem komerčně využívaným ve velkém měřítku a s dobře zavedenými technikami chovu,“ uvedl profesor Mi, který výzkum vedl. „Využití geneticky modifikovaných bource morušového k výrobě pavoučího hedvábného vlákna proto umožňuje levnou komercializaci ve velkém měřítku.“
Vědci si pavoučí hedvábí vyhlédli jako lákavou udržitelnou alternativu k syntetickým vláknům, z nichž se do životního prostředí mohou uvolňovat škodlivé mikroplasty a která se často vyrábějí z fosilních paliv, jež produkují emise skleníkových plynů. Obrátit se k přírodě pro alternativy však není bez problémů.
„Pavoučí hedvábí představuje strategický zdroj, který je třeba naléhavě prozkoumat,“ uvedl Mi.
„Mimořádně vysoké mechanické vlastnosti vláken vyrobených v této studii jsou v této oblasti významným příslibem. Tento typ vláken lze využít jako chirurgické šicí materiály, čímž se uspokojí celosvětová poptávka přesahující 300 milionů zákroků ročně.“
Vlákna z pavoučího hedvábí by se podle Miho mohla využít také k výrobě pohodlnějších oděvů a inovativních typů neprůstřelných vest a mohla by mít uplatnění v inteligentních materiálech, armádě, letecké technice a biomedicínském inženýrství.
Pro spřádání pavoučího hedvábí z bource morušového vnesl Mi a jeho tým geny pro protein pavoučího hedvábí do DNA bource morušového tak, aby se exprimoval v jeho žlázách, a to pomocí kombinace technologie editace genů CRISPR-Cas9 a stovek tisíc mikroinjekcí do oplozených vajíček bource morušového.
Mikroinjekce představovaly „jednu z největších výzev“ ve studii, řekl Mi, ale když viděl, jak oči bource morušového pod fluorescenčním mikroskopem rudě září, což bylo znamení, že úprava genů byla úspěšná, byl radostí bez sebe.
Výzkumníci také museli provést „lokalizační“ úpravy transgenních proteinů pavoučího hedvábí, aby správně interagovaly s proteiny v žlázách bource morušového a zajistily tak správné spřádání vlákna. Pro tyto úpravy tým vytvořil „model minimální základní struktury“ hedvábí bource morušového.
„Tento koncept lokalizace, zavedený v této práci, spolu s navrženým minimálním strukturním modelem představuje významný odklon od předchozího výzkumu,“ říká Mi. „Jsme přesvědčeni, že na obzoru je komercializace ve velkém měřítku.“
V budoucnu Mi plánuje využít poznatky o houževnatosti a pevnosti vláken pavoučího hedvábí získané v současné studii k vývoji geneticky modifikovaných bource morušového, který by produkoval vlákna pavoučího hedvábí z přírodních i upravených aminokyselin.
„Zavedení více než stovky umělých aminokyselin má pro umělá vlákna pavoučího hedvábí neomezený potenciál,“ říká Mi.
Zdroj: Phys