Syntetické pavúčie vlákno je pevnejšie a odolnejšie ako skutočné
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 3. 8. 2021
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Takzvaný pavúčí hodváb je jedným z najpôsobivejších materiálov v prírode a prejavuje sa pôsobivou pevnosťou a húževnatosťou. Vedci z Washingtonskej univerzity v Saint Louis teraz tvrdia, že vytvorili umelú verziu, ktorá môže prekonať niektoré prírodné pavúčie vlákna.
Toto nie je prvý pokus tohto tímu výskumníkov. Tí totiž už v roku 2018 vyvinuli syntetický pavúčí hodváb, ktorý bol z hľadiska pevnosti v ťahu, rozťažnosti a húževnatosti približne rovnaký ako reálny. Aby to tak fungovalo, vedci spojili gény produkujúce hodváb do baktérií a vyladili ich tak, aby sa proteíny v hodvábe spojili a vytvorili pevnejší a tvrdší materiál.
V novej štúdii tím nadviazal na túto predchádzajúcu prácu, aby syntetický materiál nielen zodpovedal prírodnému pavúčiemu vláknu, ale ho aj prekonal. Kľúčovou zložkou sú pritom beta-nanokryštály, ktoré zvyšujú pevnosť materiálu, ale je ťažké ich reprodukovať synteticky.
Vedci sa preto opäť pustili do práce a pohrávali sa s proteínovými úpravami v syntetickom pavúčom hodvábe. Tentoraz pridali nové amyloidové sekvencie, ktoré majú tendenciu produkovať viac beta-nanokryštálov, a zároveň používajú menej sa opakujúcich aminokyselinových sekvencií, čo baktériám uľahčuje ich produkciu.
Výsledkom bol hybridný polymérny amyloidový proteín obsahujúci 128 opakujúcich sa jednotiek. To je menej ako 192 v predchádzajúcej práci tímu, ale beta-nanokryštály viac než kompenzujú stratu sily, ktorú by to mohlo priniesť.
Počas laboratórnych testov vykazoval nový syntetický hodváb konečnú pevnosť v ťahu približne 1 Gigapascal a priemernú húževnatosť približne 161 megajoulov na meter kubický. Táto kombinácia prekonáva väčšinu syntetických hodvábov, ako aj niektoré prírodné, vrátane vlákien od pradiarok, ako je zlatý hodvábny pavúk a pruhovaný záhradný pavúk.
Tím hovorí, že stále je veľa priestoru na zlepšenie ich procesu. Vedci pracovali len s tromi amyloidovými sekvenciami, čo znamená, že existujú tisíce ďalších, ktoré čakajú na preskúmanie, a mohli by skrývať ešte lepšie vlastnosti.
Výskum bol publikovaný v magazíne ACS Nano.
