Исследователи воспроизвели в искусственных условиях формирование сложной структуры паучьего шелка.
Исследователи воссоздали сложную молекулярную структуру паучьего шелка. Они разработали устройство, которое прядет шелк из искусственной железы, имитирующей природный процесс производства одного из самых прочных волокон в мире. Исследователи полагают, что после масштабирования новые ткани будут востребованы на рынке.
Исследователи из японского Центра наук об устойчивых ресурсах RIKEN создали искусственную шелковую железу, которая имитирует физические и химические изменения, происходящие в железах паука.
Биополимерное волокно паутины состоит из крупных белков с часто повторяющимися последовательностями — спидроинами. Кроме того, в прочном шелке бета-листы, молекулярные субструктуры внутри волокон, должны быть выровнены. Вдобавок ко всему, искусственная железа требовала точных микрофлюидных механизмов для самосборки белков в шелковые волокна, которые не только выглядели, но и вели себя как настоящие.
Искусственная железа для производства паутины. Изображение: RIKEN
Искусственная железа, напоминающая невзрачную прямоугольную коробку с углубленными каналами, идущими по всей ее длине, стала результатом множества проб и ошибок в создании подходящей среды для функционирования сложных процессов, наблюдаемых у пауков. Одной из ошибок было использование силы для проталкивания белков через микрофлюидную систему; для протягивания раствора спидроина через устройство требовалось отрицательное давление.
Но в результате исследователи смогли производить непрерывные шелковые волокна с выровненными бета-листами, придавая материалу характеристики, подобные природным. «Сборка волокон была спонтанной, чрезвычайно быстрой и легко воспроизводимой. Важно отметить, что волокна имели отчетливую иерархическую структуру, присущую натуральному шелковому волокну», — отметил Али Малай, соавтор исследования.
Недорогое и эффективное производство шелка паука может произвести революцию в текстильной промышленности, наносящей ущерб окружающей среде, считают ученые. А биосовместимость делает нити паутины идеальным решением для различных медицинских применений, включая наложение швов или искусственных связок.
Читать далее:
Тектоническая плита под Тибетом расслаивается на части, предполагают ученые
На CES 2024 показали гаджет «из будущего»: он все делает сам
Найдена галактика, которая просто не может существовать
На обложке: Изображение от pvproductions на Freepik