Ученым удалось разработать устройство, способное вращать искусственную паутину, которая на удивление схожа с той, что вырабатывается пауками естественным образом. Искусственная шелковая железа успешно реплицирует сложную молекулярную структуру шелка, эмулируя разнообразные химические и физические изменения, происходящие естественным образом в шелковой железе паука.
Эта инновация, ориентированная на экологию, представляет собой значительный шаг в направлении устойчивого развития и может оказать влияние на несколько отраслей. Исследование, проведенное Кейджи Нуматой из Центра наук об устойчивых ресурсах RIKEN в Японии, совместно с коллегами из Кластера новаторских исследований RIKEN, было опубликовано в журнале Nature Communications.
Паучий шелк, известный своей прочностью, гибкостью и легким весом, обладает прочностью на разрыв, сравнимой со сталью того же диаметра, и уникальным соотношением прочности к весу. Кроме того, он биосовместим, что позволяет использовать его в медицинских целях, и биоразлагаем. Однако сбор паучьего шелка в больших масштабах оказался неэффективным, поэтому ученым пришлось разработать лабораторный способ его производства.
Паучий шелк представляет собой биополимерное волокно, состоящее из крупных белков с повторяющимися последовательностями, называемыми спидроинами. Внутри шелковых волокон существуют молекулярные субструктуры, известные как бета-листы, которые необходимо правильно выравнивать для достижения уникальных механических свойств шелка. Ученые RIKEN применили подход биомимикрии, имитируя естественное производство паучьего шелка с использованием микрофлюидики.
Разработанное устройство представляет собой прямоугольную коробку с микрофлюидными каналами, через которые подается раствор-предшественник спидроина с последующим вытягиванием отрицательным давлением. Микрофлюидная система обеспечивает точные изменения в химической и физической среде при прохождении спидроинов, что позволяет им самоорганизовываться в шелковые волокна с характерной сложной структурой.
Эксперименты ученых позволили оптимизировать условия процесса, и результатом стало создание шелковых волокон с иерархической структурой, схожей с натуральным паучьим шелком. Возможность искусственного производства шелковых волокон открывает новые перспективы, включая уменьшение негативного воздействия текстильного производства на окружающую среду и использование биоразлагаемого паучьего шелка в биомедицинских приложениях, таких как медицинские швы и искусственные связки. Ученые намерены дальше совершенствовать метод и расширять его применение.
По материалам: nature.com
Это действительно очень классное изобретение. Теперь и в медицине будут использовать👍