Бионические шелкопряды произвели паутину в 6 раз прочнее кевлара

Китайские ученые генетически модифицировали шелковичных червей, внедрив в их ДНК часть генов пауков, которые отвечают за создание прочной паутины. В результате черви начали производить шелковую нить со значительно более высокой прочностью и ударной вязкостью. У нового материала богатый экономический потенциал, начиная от бронежилетов и спецкостюмов для военных и космонавтов до биомедицины и легкой промышленности. Этот шелк в шесть раз лучше держит удар, чем кевларовая нить.

Нити, из которых шелковичные черви строят свои коконы, люди научились получать тысячи лет назад, но они очень легко рвутся. Нить пауков, напротив, прочная и крепкая, но мы не умеем производить ее в больших количествах. Природа пауков заставляет их сражаться до смерти, если они встречают друг друга. Однако ученые не оставляли попыток совместить лучшие качества обоих видов, пишет New Atlas.

Сегодня нить шелкопрядов — единственный шелк животного происхождения, который получается выпускать в промышленных масштабах. Следовательно, предположили ученые из китайского Университета Дунхуа, технология генной модификации может снизить себестоимость продукции при повышении качества.

Для того чтобы придать шелковичному червю уникальные особенности пауков, Ми Цзюньпэн и его коллеги изучили белок паука крестовика (Araneus ventricosus), распространенного в Восточной Азии. При помощи технологии генного редактирования CRISPR-Cas9 белок MiSp был вставлен в ДНК шелкопряда на место гена, кодирующего основной белок его нитей. В результате ученым удалось добиться «локализации», то есть ген был успешно активирован в ДНК червя, не вступая в конфликт с другими аспектами естественной выработки шелка. Свой новаторский метод они описали в статье журнала Matter.

«Концепция „локализации“, описанная в этой статье, наряду с предложенной минимальной структурной моделью, представляет значительный шаг в сторону от предыдущих исследований, — заявил Ми. — Мы уверены, что массовая коммерциализация на горизонте».

Полученные волокна превзошли ожидания ученых. Они сочетают высокий предел прочности на разрыв — 1299 МПа — со значительной ударной вязкостью — 319 МДж/м3. Вдобавок, они оказались намного более гибкими, несмотря на то, что белок MiSp отвечает за производство прочного, но не эластичного шелка.

У нового материала богатый экономический потенциал, начиная от бронежилетов и спецкостюмов для военных и космонавтов до биомедицины и легкой промышленности. Этот шелк в шесть раз лучше держит удар, чем кевларовая нить.

Источник:

ХайТек+