Исследователи разработали уникальный новый материал из дерева и шелка паука, и, поскольку он превосходит большинство современных синтетических и натуральных материалов, обеспечивая высокую прочность, жесткость и повышенную растяжимость, как ученые утверждают, то однажды он сможет заменить пластик.
Одновременное достижение прочности и растяжимости до сих пор было большой проблемой в области конструирования материалов: увеличение прочности означало потерю растяжимости и наоборот.
В настоящее время исследователям Университета Аалто и Центра технических исследований VTT Финляндии удалось преодолеть эту проблему, получив вдохновение от природы.
Исследователи создали действительно новый материал на биологической основе путем склеивания волокон древесной целлюлозы и белка шелка, найденного в нитях паутины. В результате получается очень прочный и упругий материал, который можно было бы использовать в будущем в качестве возможной замены пластика, как части био-композиционных материалов, а также в медицинских целях, хирургических волокнах, текстильной промышленности и упаковке.
По словам профессора университета Аалто Маркуса Линдера, природа предлагает отличные ингредиенты для разработки новых материалов, таких как прочная и легкодоступная целлюлоза и жесткий и гибкий шелк, использованные в этом исследовании. Преимущество обоих этих материалов состоит в том, что, в отличие от пластика, они биоразлагаемы и не наносят ущерба природе так же, как микропластик.
«Мы использовали целлюлозу березы, разломали ее до нанофибрилл целлюлозы и выровняли их в жесткие каркасы. В то же время мы проникли в целлюлозную сеть с помощью мягкой и рассеивающей энергию адгезивной матрицы из шелка паука », - говорит научный сотрудник Пежман Мохаммади из VTT.
Шелк является природным белком, который выделяется животными, такими как шелковичные черви, а также содержится в нитях паутины. Однако шелк паутины, используемый исследователями Университета Аалто, на самом деле не берется из паутины, вместо этого он произведён исследователями, использующими бактерии с синтетической ДНК.
«Поскольку мы знаем структуру ДНК, мы можем ее скопировать и использовать для производства молекул протеина шелка, которые по химическому составу аналогичны тем, которые содержатся в нитях паутины. ДНК содержит всю эту информацию », - пояснил ведущий исследователь и профессор университета Маркус Линдер.
«Наша работа иллюстрирует новые и универсальные возможности белковой инженерии», - добавил Пежман. «В будущем мы могли бы изготавливать аналогичные композиты с немного другими строительными блоками и получать другой набор характеристик для других применений. В настоящее время мы работаем над созданием новых композиционных материалов, таких как имплантаты, ударопрочные объекты и другие продукты ».
Исследовательский проект является частью работы Центра передового опыта в области молекулярной инженерии биосинтетических гибридных материалов. Исследование было опубликовано в журнале Science Advance ранее на этой неделе.
Перепечатано из Университета Аалто