Японские ученые из центра RIKEN разработали искусственную паучью железу, которая создает волокно со свойствами шелка – одного из самых прочных волокон в мире. Исследователи считают, что разработка позволит производить востребованный материал в промышленных масштабах.
Паутинный шелк известен своей прочностью, гибкостью и малым весом. Кроме того, он биосовместим, что означает, что его можно использовать в медицине.
Искусственная железа смогла воссоздать сложную молекулярную структуру шелка, имитируя различные химические и физические изменения, которые естественным образом происходят в шелковой железе паука.
Трудность воспроизведения этих сложных биологических процессов сделала создание искусственного паучьего шелка чрезвычайно сложной задачей. Биополимерное волокно состоит из крупных белков с высокоповторяющимися последовательностями, называемыми спидроинами. Ученые научились имитировать производство натурального паучьего шелка с помощью микрофлюидики, которая предполагает движение и манипулирование небольшими объемами жидкостей по узким каналам.
Устройство, разработанное исследователями, выглядит как небольшая прямоугольная коробка с крошечными каналами. Предварительный раствор спидроинов помещается в один конец, а затем под действием отрицательного давления притягивается к другому концу.
– В этом исследовании мы попытались сымитировать производство натурального паучьего шелка с помощью микрофлюидики, которая предполагает движение и манипулирование небольшими объемами жидкостей по узким каналам, – говорит руководитель исследования в RIKEN Кейджи Нумата.
Искусственная железа стала результатом долгих проб и ошибок в попытках воссоздать условия, необходимые для функционирования сложных природных процессов. В итоге команда смогла получить непрерывные шелковые волокна с правильными характеристиками, что придало материалу схожие с природой свойства.
