Umelý hodváb pevnejší ako oceľ či kevlar

1

Inžinieri navrhli hybridné proteíny amyloidového hodvábu a dali ich vyrobiť upraveným baktériám v laboratóriu. Výsledné vlákna sú pevnejšie a húževnatejšie ako prírodný pavučinový hodváb, ktorý je údajne jedným z najsilnejších materiálov na Zemi. Umelý hodváb, nazývaný polymérne amyloidové vlákno, vyrobili baktérie, ktoré boli geneticky navrhnuté v laboratóriu Fuzhong Zhanga, profesora Fakulty energetiky, životného prostredia a chemického inžinierstva na Washingtonskej univerzite v St. Louis.

Zhang pracoval s pavúčím hodvábom už od roku 2018, keď jeho laboratórium vytvorilo baktérie produkujúce rekombinantný pavúčí hodváb s rovnakými mechanickými charakteristikami ako jeho prirodzené náprotivky. Problém spojený s rekombinantným vláknom pavúčieho hodvábu (bez významnej modifikácie sekvencií prírodného pavúčieho hodvábu) je potreba vytvoriť β-nanokryštály, hlavnú zložku prírodného pavúčieho hodvábu, ktoré prispievajú k jeho pevnosti.

Predplatné NEXTECH 2021

Pre ľudí je problém odhadnúť množstvo nanokryštálov v syntetickom hodvábnom vlákne, ktoré je často nižšie ako v jeho prirodzenom ekvivalente. Na vyriešenie tohto problému tím prepracoval sekvenciu hodvábu zavedením amyloidových sekvencií, ktoré majú vysokú tendenciu vytvárať β-nanokryštály. Vytvorili rôzne polymérne amyloidové proteíny, ktoré mali menej opakovaných sekvencií aminokyselín ako pavúčí hodváb, čo uľahčuje ich produkciu pomocou upravených baktérií.

Nakoniec baktérie vyprodukovali hybridný polymérny amyloidový proteín so 128 opakujúcimi sa jednotkami. Čím je proteín dlhší, tým je výsledná vláknina silnejšia a odolnejšia. Výsledkom 128 opakujúcich sa proteínov bolo vlákno s gigapascalovou pevnosťou (miera sily potrebnej na pretrhnutie vlákna s pevne stanoveným priemerom), ktoré je silnejšie ako bežná oceľ. Húževnatosť vlákien (miera energie potrebnej na roztrhnutie vlákna) je vyššia, ako má kevlar a všetky predchádzajúce rekombinantné hodvábne vlákna.

Tím potvrdil, že vynikajúce mechanické vlastnosti polymérnych amyloidových vlákien skutočne pochádzajú zo zvýšeného množstva β-nanokryštálov. V rámci štúdie preskúmali tri tisícky rôznych sekvencií amyloidov, ktoré by mohli potenciálne zlepšiť vlastnosti prírodného pavúčieho hodvábu. Výskum bol publikovaný v časopise ACS Nano.

Zdroj: futurity.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

1 komentár

A nie je to ako takzvaná dedrónka? Dederónová košeľa zo socializmu, ktorá bola tak umelá, že pot na nej smrdel na kilometer :) reakcia na: Umelý hodváb pevnejší ako oceľ či kevlar

4.8.2021 16:08
A nie je to ako takzvaná dedrónka? Dederónová košeľa zo socializmu, ktorá bola tak umelá, že pot na nej smrdel na kilometer :) vôbec nesala pot z ľudského tela...
Reagovať

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať