Naukowcy opracowali włókno wytrzymalsze od stali

Zespół amerykańskich naukowców opracował sztuczne włókno, które jest mocniejsze od Kevlaru i pajęczej sieci. Powstało dzięki genetycznie zmodyfikowanym bakteriom.

Naukowcy od lat pracują nad nowymi typami materiałów, które byłyby nie tylko wytrzymałe, ale też bardzo lekkie. Takim materiałem jest kevlar, stosowany m.in., w kamizelkach kuloodpornych, ale być może w przyszłości do masowej produkcji trafi zupełnie nowy materiał o jeszcze ciekawszych właściwościach.

Sztuczne włókno o niezwykłej wytrzymałości

Inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis zaprojektowali nowe białko hybrydowe jedwabiu amyloidowego i wyprodukowali je w zmodyfikowanych bakteriach. W efekcie tego eksperymentu powstał materiał, którego włókna są mocniejsze i trwalsze niż naturalna sieć pajęcza oraz stal. A jak wiadomo sieć pajęcza jest jednym z najmocniejszych i najwytrzymalszych materiałów na naszej planecie. Nowy materiał nazwano włóknem “polimetrycznym amyloidu”.

Materiał produkują genetycznie zmodyfikowane bakterie, powstałe w laboratorium, które ma duże doświadczenie na tym polu. W 2018 roku opracowało bowiem bakterie odpowiedzialne za rekombinowany jedwab pajęczy o wydajności podobnej do naturalnych odpowiedników we wszystkich ważnych właściwościach mechanicznych.

Przed zespołem biorącym udział w tym projekcie stało nie lada wyzwanie. Należało bowiem pokonać przeszkody związane z rekombinowanym włóknem jedwabiu pajęczego bez wprowadzania znaczących modyfikacji w celu wytworzenia β-nanokryształów. Są one głównym składnikiem naturalnego jedwabiu pajęczego i nadają materiałowi jego wytrzymałość. Aby przezwyciężyć to wyzwanie, zespół stworzył różne polimetryczne białka amyloidowe, wykorzystując trzy dobrze zbadane sekwencje amyloidowe.

Białka powstałe w wyniku tego procesu mają mniej powtarzalne sekwencje aminokwasowe niż sieć pajęcza, co ułatwia bakteriom ich produkcję. W wyniku eksperymentu powstało hybrydowe polimetryczne białko amyloidu o 128 powtarzających się jednostkach. To bardzo ważne, ponieważ im dłuższe jest białko, tym mocniejsze i twardsze są powstające włókna.

Mocniejsze od pajęczej sieci

Naukowcy twierdzą, że stworzone w ten sposób włókno ma wytrzymałość znacznie wyższą niż zwykła stal. Jest również mocniejsze od Kevlaru oraz wszystkich poprzednich rekombinowanych włókien. Badania nad tym projektem dopiero się rozpoczęły, więc zanim nowe włókno wejdzie do powszechnego użytku, minie zapewne wiele lat.

Odkrycie pokazuje jednak, że badacze są w stanie wyprodukować materiały znacznie lepsze od tych występujących w naturze.

Źródło