Прочнее кевлара: инженеры создали новый биоматериал на основе паучьего шелка

Паучий шелк является одним из самых прочных материалов в мире. Инженеры Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США) смогли превзойти природу, создав еще более устойчивое вещество, сообщает ACS Nano.

Исследования и эксперименты заняли несколько лет. В 2018 году сотрудники университета внедрили гены, способствующие выработке шелка, в бактерии. Им удалось создать рекомбинантное (гибридное) полотно, которое по характеристикам было сравнимо с натуральным паучьим шелком.

«После этого я задался вопросом, можем ли мы создать что-то еще более прочное, чем паучий шелк, используя нашу платформу синтетической биологии», – отметил профессор Фужонг Чжан.

Ученые провели модификации аминокислотной последовательности белков паучьего шелка. Они планировали, сохранив основные функции, внедрить несколько новых.

Важнейшим ингредиентом паучьего шелка, натурального или синтетического, являются бета-нанокристаллы: микроскопические частицы, которые повышают гибкость и долговечность. Пауки используют оптимальное количество кристаллов, а в синтетическом шелке, созданном человеком, их зачастую не хватает.

Авторы нового исследования представили длинные последовательности белков, которые имеют высокую склонность к образованию бета-нанокристаллов. Бактерии произвели гибридный полимерный амилоидный белок со 128 повторяющимися единицами.

Благодаря повышенному количеству нанокристаллов средняя прочность волокон достигла около 161 Мегаджоулей/м3 – выше, чем у кевлара, остальных рекомбинантных полотен и даже некоторых образцов натурального паучьего шелка.

Ученые отметили, что синтетическая биология позволяет создать еще более прочные материалы, которые будут полезны во многих сферах жизни. Ранее сообщалось, что в Кембридже изобрели «веганский» паучий шелк. По задумке авторов, он станет экологичной заменой пластику.