Вчені Вашингтонського університету в Сент-Луїсі розробили білки павучого шовку з новою структурою і змогли синтезувати їх у штучних бактеріях. Отримані волокна міцніші і жорсткіші, ніж деякі види природної павутини.
Деякі природні матеріали мають високу міцність, і вчені зацікавлені в тому, щоб отримувати їх аналоги в лабораторії і використовувати в промисловості. Хіміки навчилися створювати штучний аналог павучого шовку, який виявився міцнішим стали
Павучий шовк володіє хорошими міцнісними властивостями, тому дослідники сьогодні намагаються поліпшити його структуру так, щоб зробити волокна міцнішими і еластичнішими. Але є одна проблема: для синтезу матеріалу, схожого за структурою на природний павучий шовк, потрібно створити в лабораторії лід-нанокристали - основний компонент натурального матеріалу, який визначає його міцність.
Щоб вирішити цю проблему, автори нової роботи змінили послідовність амінокислот у натуральному шовку так, щоб матеріал мав високу схильність до утворення лід-нанокристалів. Вчені створили різні полімерні амілоїдні білки, використовуючи як основу три добре вивчені послідовності. Отримані білки мали менше повторюваних амінокислотних послідовностей, ніж павучий шовк, що полегшувало їх виробництво штучними бактеріями.
В результаті дослідники змогли змусити бактерії виробляти гібридний полімерний матеріал зі 128 повторюваними одиницями. Рекомбінантна експресія білка павучого шовку з аналогічними повторюваними одиницями виявилася важкою. Чим довше білок, тим міцніше і жорсткіше отриманий матеріал. Штучний шовк зі 128 повторюваними одиницями виявився міцнішим звичайної сталі - він зміг витримати кілька гігапаскаль при випробуваннях на розрив.
Міцність отриманих волокон вища, ніж у кевлара і всіх попередніх рекомбінантних шовків, механічні характеристики нового матеріалу навіть вищі, ніж у деяких відомих натуральних волокон.
Стаття опублікована в журналі ACS Nano.
