Ścigacz.pl

Naukowcy z Chin ogłosili sukces procesu modyfikacji genetycznej jedwabników do produkcji jedwabiu pajęczego. Efektem jest wytworzenie przez te owady włókna aż sześć razy twardszego niż kevlar używany, na przykład, w odzieży motocyklowej albo kamizelkach kuloodpornych.

Sukces chińskich naukowców może oznaczać również rewolucję dla włókien syntetycznych. Jedwab pajęczy ma wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż nylon i większą wytrzymałość niż kevlar. Naturalna nić od dziesięcioleci jest przedmiotem zainteresowania naukowców zajmujących się materiałami. Wprzęgnięcie nowych procesów może mieć wpływ na produkcję włókien syntetycznych, które będą zarówno bardzo wytrzymałe, jak i znacznie twardsze niż dotychczas.

Podobnie jak jedwab pochodzący z kokonu jedwabnika, jedwab pajęczy jest naturalnym włóknem poliamidowym. Z kolei nylon i kevlar są syntetycznymi włóknami poliamidowymi. Dotychczasowe problemy z jedwabiem pajęczym mają kilka źródeł. Komercjalizacja była problematyczna ze względu na ograniczone zrozumienie mechanizmu przędzenia, złożoność techniczną procesu i przeszkody inżynieryjne w taniej produkcji masowej. Pojawia się również kłopot kanibalistycznej natury pająków, co uniemożliwia ich wspólne hodowanie.

Jedwabnik jest obecnie jedynym owadem, którego włókno jest komercjalizowane na dużą skalę, z dobrze ugruntowanymi technikami hodowli. Oznacza to jednocześnie, że wykorzystanie genetycznie zmodyfikowanych jedwabników do produkcji włókien jedwabiu pajęczego umożliwia tanią komercjalizację na dużą skalę. Jak udało się tego dokonać?

Chiński zespół naukowców wprowadził geny białek jedwabiu pajęczego do DNA jedwabników za pomocą kombinacji technologii edycji genów CRISPR-Cas9. Proces ten polega na setkach tysięcy mikroiniekcji do zapłodnionych jaj jedwabników. Badacze musieli również dokonać modyfikacji białek jedwabiu pajęczego, aby mogły one prawidłowo oddziaływać z białkami w gruczołach jedwabnika, zapewniając właściwe przędzenie włókna. Wytworzone włókna jedwabiu charakteryzują się wyjątkowo wysoką wydajnością mechaniczną.

Oprócz zastosowań w inteligentnych materiałach dla wojska, na przykład kamizelkach kuloodpornych, specjalny jedwab może okazać się bardzo cenny dla branży motoryzacyjnej, choćby w odzieży ochronnej dla motocyklistów. Obecnie chińscy specjaliści skupiają się na badaniu możliwości połączenia jedwabiu pajęczego z syntetycznym włóknem poliamidowym w celu precyzyjnego określenia jego właściwości.

Kiedy będziemy mogli założyć kurtkę lub spodnie wzmocnione superwytrzymałym materiałem znacznie przewyższającym kevlar? Tego jeszcze nie wiadomo, ale Chińczycy będą chcieli jak najszybciej zacząć zarabiać na nowej technologii, a to oznacza, że nie powinniśmy długo czekać.