Исследователи из Кембриджского университета могут найти решение дилеммы одноразового использования пластика: паучий шелк. Или, точнее, синтетический полимер на растительной основе, который имитирует состав паучьего шелка, но на самом деле не вырабатывается членистоногими.
Исследователи смоделировали свой полимер по образцу паучьего шелка из-за его долговечности и прочности - если бы вы могли увеличить паутину до человеческих размеров, она была бы способна захватить самолет. Фактически, паучий шелк в пять раз прочнее стали и вдвое прочнее кевлара; он считается одним из самых прочных природных материалов на Земле.
Невероятно, но ученые разработали синтетический материал, изучая совсем другое: образование и взаимодействие белков. Все началось с серии анализов белков в лаборатории Туомаса Ноулза, профессора химического факультета Юсуфа Хамиеда. Он хотел понять, почему в некоторых случаях белки деформируются, что приводит к заболеваниям и проблемам со здоровьем у людей.
«Обычно мы исследуем, как функциональные белковые взаимодействия позволяют нам оставаться здоровыми и как нерегулярные взаимодействия связаны с болезнью Альцгеймера», - сказал Ноулз в выпуске новостей Кембриджа. «Было неожиданно обнаружить, что наше исследование может также решить большую проблему в области устойчивого развития: загрязнение пластиком».
Это исследование, связанное с белками, побудило Ноулза и его команду задуматься о том, как некоторые материалы, такие как паучий шелк, могут быть такими прочными, учитывая их слабые молекулярные связи. Воодушевленные этим вопросом, команда начала думать о том, как им воспроизвести образование молекулярных связей и самосборку паучьего шелка в других белках.
Исследователи добились успеха, используя изолят соевого белка, молекулярный состав которого полностью отличается от структуры паучьего шелка, благодаря тому факту, что все белки состоят из полипептидных цепей. Поскольку исследователи использовали один и тот же базовый материал для работы, они смогли скопировать плотное молекулярное образование паучьего шелка с изолятом соевого белка. Они описывают процесс в статье от 10 июня, опубликованной в журнале Nature Communications.
Используя экологически чистые ингредиенты, такие как растительные белки, исследователи разработали «веганский паучий шелк», который похож на пластик, но компостируется и может использоваться в различных областях, в том числе в качестве водостойкого покрытия. Есть надежда, что этот новый материал станет эффективной и экологически чистой альтернативой вредным микропластикам и одноразовым пластмассам, которые встречаются в повседневных товарах, от упаковочных материалов до капсул с моющими средствами для стирки.
Отделение Кембриджского университета под названием Xampla, специализирующееся на замене одноразового пластика и микропластика, будет коммерциализировать эту технологию. Мы сможем увидеть синтетический паучий шелк в конце этого года в виде одноразовых пакетиков и капсул.
