Bakteria prawie dorównała pająkom

2015-05-27 16:54 aktualizacja: 2018-10-05, 12:36
 BERLIN, NIEMCY, 26.09.99: Jesienny, złoty liść złapany w pajęczynę. PAP/EPA /RALF HIRSCHBERGER PAP/EPA © 2015 / RALF HIRSCHBERGER
BERLIN, NIEMCY, 26.09.99: Jesienny, złoty liść złapany w pajęczynę. PAP/EPA /RALF HIRSCHBERGER PAP/EPA © 2015 / RALF HIRSCHBERGER
Zmodyfikowane genetycznie bakterie Escherichia coli mogą wytwarzać włókna niemal równie mocne, co pajęczyna- informuje pismo Advanced Materials.

Nici wytwarzane przez niektóre gatunki pająków są mocniejsze od stali i Kevlaru, jednak hodowla pająków na dużą skalę jest praktycznie niemożliwa, zaś dotychczasowe sztuczne odpowiedniki pajęczyny nie dorównywały pierwowzorowi.

Dotychczasowe próby naśladowania pająków koncentrowały się na dwóch cząsteczkach chemicznych, nadających ich niciom niezwykła właściwości. Z jednej powstaje mocny, krystaliczny materiał, z drugiej – substancja przypominająca żel. Zawieszone w żelu kryształy tworzą wielkie cząsteczki białka.

Thomas Scheibel i jego koledzy z uniwersytetu w Bayeruth (Niemcy) zauważyli jednak, że dotychczasowe badania pomijały dwie mniejsze cząsteczki, dzięki którym „kryształ” i „żel” lepiej się dopasowują.

Niemieccy naukowcy włączyli pajęcze geny do genomu bakterii E.coli, dzięki czemu była ona w stanie wytwarzać wszystkie cztery rodzaje cząsteczek, zanurzona w mieszaninie wody i alkoholu. Następnie metodą zwaną „wet spinning” udało się uprząść nitki sztucznej pajęczyny.

Włókna osiągały największą wytrzymałość, gdy naukowcy rozciągali je tuż po wytworzeniu. Podobnie postępuje pająk, który naciąga sieć tylnymi odnóżami, dzięki czemu nici wydłużają się, a tworzące je cząsteczki ulegają uporządkowaniu.

Powstały materiał nie ma wprawdzie tak dużej wytrzymałości na rozciąganie jak pajęczyna, za to jest bardziej elastyczny – pęka pod mniejszym obciążeniem, ale ulega przedtem większemu wydłużeniu. Ilość energii, jaką syntetyczny materiał jest w stanie zaabsorbować na jednostkę objętości jest równa ilości energii absorbowanej przez prawdziwą pajęczynę.

Jak tłumaczy Scheibel, naturalna pajęczyna powstaje z trzech białek o różnych właściwościach, a wprowadzone do genomu bakterii geny nie kodują ich wszystkich. Trwają prace nad sztuczną pajęczyną w pełni odpowiadającą naturalnej.

Jednak już obecnie otrzymany materiał mógłby znaleźć praktyczne zastosowanie – o ile da się go produkować w odpowiednich ilościach. Chodzi na przykład o wytwarzanie samochodowych poduszek powietrznych. Powinny one być mocne, ale elastyczne. Obecnie stosowane materiały- jak Kevlar – są mocne, ale brak im odpowiedniej elastyczności i w zbyt małym stopniu pochłaniają energię podczas zderzenia.(PAP)

pmw/ mki/