Вчені Вашингтонського університету в Сент-Луїсі розробили білки павукового шовку з новою структурою і змогли синтезувати їх в штучних бактеріях. Отримані волокна міцніше і жорсткіше, ніж деякі види природної павутини.
Павуковий шовк володіє хорошими властивостями міцності, тому дослідники сьогодні намагаються поліпшити його структуру так, щоб зробити волокна міцніше та еластичніше. Але є одна проблема: для синтезу матеріалу, схожого за структурою на природний павуковий шовк, потрібно створити в лабораторії нанокристали – основний компонент натурального матеріалу, який визначає його міцність.
Щоб розв’язати цю проблему, автори нової роботи змінили послідовність амінокислот в натуральному шовку так, щоб матеріал мав високу схильність до утворення нанокристалів. Вчені створили різні полімерні амілоїдні білки, використовуючи в якості основи три добре вивчені послідовності. Отримані білки мали менше повторюваних амінокислотних послідовностей, ніж павуковий шовк, що полегшувало їх виробництво штучними бактеріями.
В результаті дослідники змогли змусити бактерії виробляти гібридний полімерний матеріал з 128 повторюваними одиницями. Рекомбінантна експресія білка павукового шовку з аналогічними повторюваними одиницями виявилася важкою. Чим довший білок, тим міцніший і жорсткіший отриманий матеріал. Штучний шовк зі 128 повторюваними одиницями виявився міцнішим від звичайної стали – він зміг витримати кілька гігапаскаля при випробуваннях на розрив.
Міцність отриманих волокон вище, ніж у кевлара і всіх попередніх рекомбінантних шовків. Механічні характеристики нового матеріалу навіть вище, ніж у деяких відомих натуральних волокон.
Стаття опублікована в журналі ACS Nano.
Натхнення: www.popmech.ru