Wynaleziono włókno wytrzymalsze od stali. Wystarczyło zmodyfikować bakterie

Zespół badaczu z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis zdołał opracować włókno, które jest bardziej wytrzymałe niż stal oraz naturalna sieć pajęcza, która jest jednym z najmocniejszych materiałów dostępnych na Ziemi. Osiągnięcie tego wyniku było możliwe dzięki zastosowaniu zmodyfikowanych genetycznie bakterii.

Nowy materiał nazwano włóknem polimerycznym amyloidu. Bakterie, które zajęły się jego produkcją, powstały już w 2018. Odpowiedzialny za to jest Fuzhong Zhang z McKelvey School of Engineering. Pracował on wówczas nad możliwością wytworzenia rekombinowanego jedwabiu pajęczego. Udało mu się osiągnąć wyniki porównywalne z naturalną siecią pajęczą.

Zespół badawczy z St. Louis zmodyfikował sekwencję aminokwasową białek jedwabiu pajęczego w taki sposób, by wprowadzić nowe właściwości, nie tracąc przy tym pożądanych cech włókien pajęczych.

Jednym z problemów związanych z rekombinowanym włóknem pajęczym, jest konieczność wytworzenia β-nanokryształów, czyli głównego składnika naturalnej sieci pajęczej, który wpływa na jego wytrzymałość. By go rozwiązać, zespół stworzył różne białka amyloidowe, stosując do tego dobrze znane sobie sekwencje amyloidowe.

- Pająki odkryły jak tworzyć włókna z pożądaną ilością nanokryształów, ale kiedy ludzie używają procesów sztucznego przędzenia, ich ilość we włóknie syntetycznym często jest niższa niż w jego naturalnym odpowiedniku - komentuje Zhang.

W wyniku przeprowadzonych przez naukowców badań powstało białko amyloidu o 128 powtarzających się jednostkach. Im białko jest dłuższe, tym bardziej wytrzymałe są powstałe włókna. Te, które wynaleźli naukowcy z St. Louis, przerastają swoją wytrzymałością nie tylko stal i kevlar, ale także sieć pajęczą.

- To pokazuje, że możemy wykorzystać biologię, by produkować materiały, które przebiją najmocniejsze materiały w naturze - powiedział Zhang.