Искусственный шелк от златоглазки

Наука и технологии
«Эксперт» №23 (806) 11 июня 2012
Искусственный шелк от златоглазки

Исследователи из Университета Байройта разработали метод выращивания синтетического шелка, позаимствовав технологию у маленьких крылатых насекомых — златоглазок.

Натуральный шелк хорошо известен благодаря своей прочности, его волокна выдерживают нагрузку, которую не осиливает большинство синтетических нитей. Это свойство вдохновило немецких ученых Томаса Шайбеля и Феликса Бауэра на создание синтетических волокон, которые не уступали бы по качеству натуральным. Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie.

Следуя примеру златоглазок, ученым удалось пройти весь путь выращивания шелковых нитей с использованием искусственных материалов. Шелк насекомые используют из-за необходимости защиты своего потомства от хищников. Златоглазки наносят каплю шелковой пасты на нижнюю сторону листа растения, прикрепляют к ней яйцо и оттягивают каплю вниз, образуя нить, которая в течение нескольких секунд застывает в воздухе. Эта нить, несмотря на то что она в несколько раз тоньше человеческого волоса, оказывается настолько прочной, что не сгибается даже под тяжестью яйца, когда лист растения переворачивается.

Такими качествами волокна обязаны секреции шелковой пасты златоглазок, в которой содержится несколько разных протеинов. В один из них входит центральный домен, состоящий из множества повторяющихся последовательностей. Свойства протеинов сохраняют малые терминальные домены по бокам.

Воспользовавшись таким примером, исследователи создали синтетический протеин, состоящий из 8 повторяющихся блоков, в каждом из которых было по 48 аминокислот. Терминальные блоки скопировали с оригинала. Затем был синтезирован сегмент гена, кодирующий искусственный протеин, который был помещен в бактерии, после чего и началось производство белка. Синтетическую шелковую нить ученые вытянули буквально собственными руками с помощью пинцета, обмакнув его в произведенный бактериями протеина раствор. В результате эксперимента было получено прочное эластичное волокно, по качеству сравнимое с натуральным.

Разработанная технология — далеко не единственный способ выращивания шелка. В мире хорошо известны методы производства искусственного шелка из целлюлозы и синтетического шелка из синтетических полимеров. Волокна, полученные таким способом, востребованы и в текстильной промышленности, и в науке.

Немецкие ученые рассчитывают на расширение производства нитей по методу златоглазок и строят планы по поводу возможных областей применения — от производства подушек безопасности до конструирования синтетических путей для нервных волокон.