Fir de aur păianjen ORB-țesător mai puternică decât kevlar

Proprietățile materialelor plastice uneori astfel încât ia prin surprindere. De exemplu, materialul este țesută din Kevlar, nici cuțit, nici pumn glonț obișnuit. Aceasta fibra de carbon sintetice găsește cel mai larg de aplicare în producția de veste antiglonț și echipamente sportive, sisteme acustice și componente de aeronave. Și mai surprinzător faptul că firul care țese mici de aur araneide nephila clavipes, nu ceda puterea Kevlar are înainte de a fi un avantaj semnificativ: este elastic, care este capabil să absoarbă în mod eficient energia (înainte de pauză, firul este întins la sută la treizeci).

Video: kevlar negru Mănuși din oțel inoxidabil resistace sârmă mănuși

În plus, materia primă pentru așa numita petrohimikaty Kevlar da deșeuri toxice. În „verde“, în calitate de componente naturale, din care păianjenul tese rețeaua sa, nu poate fi pusă la îndoială: natură organică, ele sunt, așa cum ar trebui să trăiască toate, biodegradabile.

Inginerii s-au folosit de bună voie fire de țesut ORB ca o alternativă la Kevlar. Cu toate acestea, materialul natural este prea scump. Spiders - nu de reproducție de viermi de mătase nu au fost luate: ele sunt extrem de agresive si nu va scîrbă de canibalism. În plus, paianjenii nu sunt foarte productive: țes firele, deși în mod constant, dar foarte încet. Cu toate acestea, aceste dificultăți nu înseamnă că puteți pune pe cruce materialelor web. Vino la ajutorul chimiști biotehnologiei.

Urzeala firele araneide - proteine ​​de mătase, care sunt produse de glande speciale. Astfel, firul carcasei este de cel mai mare interes în ceea ce privește utilizarea sa ca biomaterial, spidroin constituie două tipuri de proteine: în primul rând a crea celula de cristal și să le dea putere, a doua formă de matrice nestructurate „amorf“ și sunt responsabili de elasticitate. După cum se știe, proteinele codificate de genele corespunzătoare. În ultimii zece ani, a identificat și a alocat o mulțime de proteine. Desigur, pentru a descifra le este mult mai ușor decât genomului uman, dar aici microbiologi nu se poate face fără o tehnologie puternic calculator. Numai cu dezvoltarea de bioinformatica și în special analiza computerizată a biotechnologists genomului au primit materialul necesar pentru manipularea informației ereditare de păianjeni.

Fibrele sintetice idee este ca genele paianjen fiind inserate in ADN-ul unui alt organism viu, poate cauza de a sintetiza molecule de proteine ​​de matase. Această operațiune a fost realizată cu succes cu colonii de bacterii care, după modificarea genetică au fost crescute într-un mediu special. Incapacitatea de a face fără această protecție și a devenit principalul dezavantaj al metodei: microbii au trebuit să se hrănească scumpe aminoacizi - alanina bazei cristaline și glicină. Chiar și proteinele dovedit nu destul de plin de sine stătătoare: bacterii erau prea primitive, pentru a traduce corect lanțul lung al unei gene străine în molecula de proteină corespunzătoare.

Încercarea de a construi un organism care produce proteine ​​de mătase, iar experții au luat compania de biotehnologie canadian Nexia. Notă similitudinea structurii glandelor secretoare de păianjeni și mamifere, oameni de știință vshili gene ORB țesut în ADN-ul unei capre. După proteine ​​de funcționare în formă dizolvată a apărut în laptele său, iar acum lucrăm din greu pentru a izola și de a le concentra.

Cea mai promițătoare recunoscută ca experimente cu plante. ultimul dintre aceste rezultate au fost prezentate Udo Conrad (Udo Conrad) a Institutului German de Genetica (IPK). Conrad implantat gene in genomul ORB țesut de cartof și tutun, a făcut schimbări semnificative în compoziția chimică a celor două culturi: pe proteine ​​de mătase au până la 2% din masa totală de proteine ​​a plantelor. Conform unor estimări, proteine ​​produse folosind plante transgenice, sunt de 2-10 ori mai ieftin decât sintetizata de bacterii.

Rămâne, totuși, o altă problemă nerezolvată. Proteinele de mătase artificiale sunt ușor solubile și neuniform obținerea în apă, se adună pentru a transforma în bulgări și masa lipicioase semisolida neomogen. Între timp, banda este bine tolerată ploi. Așa că inginerii genetica este încă o mulțime de muncă, în scopul de a oferi noi proprietăți ale proteinelor. Acum lucrăm cu materii prime naturale și artificiale existente. Oamenii de știință încearcă să reproducă procesul natural: acesta este, de asemenea, păianjenul glande produc proteine ​​într-o formă lichidă, dar apoi ele trec printr-o filare specială corpuri tubulare deshidrata și transforma într-o rețea de fir.

Tehnica sa de țesut proteine ​​dizolvate anterior si brevetat un gigant ca și DuPont - cunoscut producător de Kevlar. Cu toate acestea, reprezentanții companiilor recunosc că este prea scump pentru a putea vorbi despre orice producție la scară largă a fibrelor sintetice. Câteva luni în urmă despre începutul unui proiect comun anunțat deja menționat Nexia și IPK. Canadienii da baza lor secvențiat aceste gene, iar germanii - un nivel relativ ieftine tehnologie de mătase plante sinteza proteinelor. Nexia, de altfel, de trei ani, colaborarea cu armatele SUA și Canada. Armata, din motive evidente, sunt interesați de „biostalyu“ - așa-numitele Nexia de fibre artificiale. Dar orice ai spune, dezvoltarea produsului finit nu este inferior la proprietățile mecanice ale organizației naturale și rentabile de producție, rămâne un vis. Toate probele de câteva fibre artificiale păianjen sunt create până în prezent, nu merg la orice comparație cu firul ORB tesut.

Cu toate acestea, entuziasmul nu a luat un om de știință. Ei cred că, atunci când proteinele vor deveni mai accesibile, va fi mai ușor să se dezvolte și metode eficiente de tesut. In timp ce ramane de a învăța de la natură și surprins de excelență tehnologiilor sale naturale.