Συνθετικό μετάξι αράχνης είναι πιο γερό από το ατσάλι, πιο ανθεκτικό από το Kevlar

Κανένα φυσικό υλικό δεν πλησιάζει την αντοχή του μεταξιού της αράχνης, ένα θαύμα της εξέλιξης που θεωρείται πιο ανθεκτικό από το ατσάλι.

Εδώ και δεκαετίες, επιστήμονες προσπαθούν να αξιοποιήσουν τις ίνες μεταξιού σε μια πληθώρα εφαρμογών, Το πρόβλημα όμως είναι ότι οι αράχνες δεν μπορούν να εκτραφούν όπως οι μεταξοσκώληκες, κυρίως λόγω των επιθετικών και κανιβαλιστικών τους τάσεων.

Η μεγάλη ελπίδα είναι η ανάπτυξη μιας συνθετικής βερσιόν του μεταξιού, μια προσπάθεια που δείχνει να προχωρά ένα βήμα παραπέρα χάρη σε μελέτη του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον.

Οι ερευνητές που υπογράφουν τη δημοσίευση στην επιθεώρηση ACS Nano τροποποίησαν τα γονίδια του μεταξιού και τα εισήγαγαν σε γενετικά τροποποιημένα βακτήρια, τα οποία παρήγαγαν μια συνθετική ίνα πιο ανθεκτική από το ατσάλι ή το Kevlar, το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται συνήθως τα αλεξίσφαιρα γιλέκα.

Ένα βασικό πρόβλημα που κλήθηκε να λύσει η ερευνητική ομάδα του δρ Φουζόνγκ Τσανγκ ήταν η δημιουργία των «β-νανοκρυστάλλων» που περιέχει σε αφθονία το μετάξι της αράχνης. «Όταν χρησιμοποιούμε τεχνητές διαδικασίας, η ποσότητα των νανοκρυστάλλων στο συνθετικό μετάξι είναι συχνά χαμηλότερη από ό,τι στις φυσικές ίνες» εξηγεί ο δρ Φουζόνγκ Τσανγκ, επικεφαλής της μελέτης.

Για να λύσει το πρόβλημα, η ερευνητική ομάδα τροποποίησε την αλληλουχία αμινοξέων έτσι ώστε να μεγιστοποιείται η πυκνότητα β-νανοκρυστάλλων. Περαιτέρω τροποποιήσεις εισήχθησαν στα γονίδια του μεταξιού προκειμένου να διευκολυνθεί η σύνθεσή τους από τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια.

Αυτό που προέκυψε ονομάζεται επισήμως «πολυμερικό αμυλοειδές» επειδή αποτελείται από ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται αμυλοειδή. Κάθε ίνα αποτελείται από 128 επαναλαμβανόμενες ομάδες αμινοξέων, ένας υψηλός αριθμός που αυξάνει την αντοχή του τελικού υλικού, λένε οι ερευνητές.

Εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν ότι το συνθετικό πολυμερές αντέχει σε τάση της τάξης των gigapascal, όπου ένα gigapascal ισούται με πίεση 10.000 ατμοσφαιρών. Αυτό καθιστά την ίνα πιο ανθεκτική στη θραύση συγκριτικά με το ατσάλι, το Kevlar και άλλες συνθετικές ίνες μεταξιού, αναφέρει η ομάδα.

Η τελική ίνα δεν είναι τέλεια, οι ερευνητές θεωρούν όμως ότι υπάρχει μεγάλο περιθώριο βελτίωσης με περαιτέρω παρεμβάσεις στην σύσταση της πρωτεΐνης.

Ποιος ξέρει; Ίσως μια μέρα θα φοράμε ρούχα από συνθετικό μετάξι αράχνης που θα λειτουργούν και ως αλεξίσφαιρη πανοπλία.

Και πάλι όμως θα υπήρχε ένα πρόβλημα: σε αντίθεση με άλλες φυσικές ίνες όπως το βαμβάκι, το οποίο αποτελείται από καθαρή, ανθεκτική κυτταρίνη, οι πρωτεΐνες είναι ευαίσθητα μόρια και συνήθως δεν αντέχουν τα συνηθισμένα απορρυπαντικά.