Budeme vyrábať pavúčie vlákna?

Pavúky (rad Araneida) sú tvory so zrastenou hlavohruďou a oddeleným bruškom, štyrmi pármi nôh a zväčša ôsmimi či šiestimi očami. Žijú buď jeden, alebo tri roky. Samičky bývajú väčšie a žijú dlhšie ako samčeky. Keď sa povie pavúk, každému asi hneď napadne


FOTO - Archív, Science, Nexia Biotechnologies




Pavúčie produkty - pavučiny - sú často ako umelecké diela.




Križiak unikajúci po „bezpečnostnom lane“. Na menšej snímke hovädzie bunky vyjadrujúce po vložení pavúčích génov bielkoviny pavúčieho vlečného vlákna.



aj pavučina. Biopolyméry vláken, z ktorých sa pavučina skladá, pavúky vylučujú až zo siedmich snovacích žliaz na konci bruška. Žľazy sú špecializované, každá produkuje vlákno s rôznymi mechanickými vlastnosťami a funkciou. Jednotlivé typy vláken pavúkom slúžia na šplhanie, menším druhom aj na vznášanie sa vo vetre, signalizáciu a budovanie útulkov pre seba, vajíčka či už vyliahnuté potomstvo. Pavúky sú mäsožravé tvory a hoci mnohé aktívne lovia hmyz, asi polovica druhov buduje lapacie siete. Pavúk striehne buď priamo v sieti, alebo niekde v úkryte, a je s ňou spojený signálnym vláknom.

Krok k výrobe umelých pavúčích vláken

Pavúčie vlákna patria k najtuhším a najpevnejším známym prírodným vláknam. To priam volá po využití v technológii. Úsilie vedcov a technikov umelo vyrobiť či aspoň napodobniť pavúčie vlákna však príliš nepokročilo. Buď pre nedostatočnú kvalitu produktu, alebo neefektívnosť výroby. Nepodarilo sa ani pavúky domestikovať, aby ľuďom slúžili podobne ako priadky morušové, produkujúce hodvábne vlákno.

Neuspokojili ani pokusy využiť pre vyjadrovanie izolovaných špecifických génov, kódujúcich bielkoviny pavúčích vláken, bunky baktérií a kvasiniek, najmä preto, že produkcia vláken týmito bunkami bola prerušovaná, takže vlákna boli prikrátke. Veľký krok smerom k umelej výrobe pavúčích vláken vyjadrovaním pavúčích génov v bunkách iných organizmov sa teraz podaril kanadským a americkým bádateľom.

Päťkrát silnejšie ako oceľ

Tím odborníkov z kanadskej firmy Nexia Biotechnologies vo Vaudreuil-Dorion (provincia Québec) a Materials Science Team U.S. Army v Naticku (štát Massachusetts), ktorý vedie Anthoula Lazaris, sa venoval pokusom biotechnologickými prostriedkami syntetizovať vlečné vlákno, ktoré pavúkom slúži ako bezpečnostné šplhacie lano a na budovanie nosnej kostry pavučiny. Na jednotku hmotnosti je niekoľkokrát tuhšie než najkvalitnejšie kevlarové či aramidové umelé vlákna a až päťkrát silnejšie než kvalitná oceľ.

Lazaris a kol. sa pokúsili „biomimicky“ napodobniť proces pavúčieho snovania vlečného vlákna v líniách buniek dvoch druhov cicavcov: v bunkách mliečnych žliaz hovädzieho dobytka a v bunkách obličiek mladých škrečkov. Použili pri tom už v minulosti izolované pavúčie cDNA gény tohto typu vlákna z druhu Araneus diadematus, čo je náš známy križiak obyčajný, a z druhu Nephila clavipes.

Ako dostali vlečné vlákno

Vlečné vlákno má bielkovinové jadro, ktoré je zmesou dvoch rozpustných bielkovín vylučovaných špecializovanými bunkami pavúčieho epitelu. Obe bielkoviny sa skladajú zo striedajúcich sa jednotiek bohatých na aminokyseliny alanín (dodáva pevnosť) a glycín (dodáva pružnosť). Lazaris a kol. získali rozpustné rekombinantné (rc) bielkoviny vlečného vlákna s molekulovými hmotnosťami 60 až 140 kDa (kilodaltonov, 1 dalton = 1,66 x 10-27 kg). Potom sa im podarilo spriadať a naťahovať súvislé dlhé úseky vlákna z koncentrovaného vodného roztoku bielkoviny, ktorú kóduje gén ADF-3 a má molekulovú hmotnosť 60 kDa.

Výsledné vlákna už boli vo vode nerozpustné a mali priemer 10 až 40 mikrometrov. Prejavovali tuhosť a modul porovnateľné s pôvodným pavúčím vlečným vláknom, ibaže mali o niečo menšiu pevnosť v ťahu. Na zlepšené mechanické vlastnosti vlákna boli potrebné husté pracovné roztoky s vyše 20-percentným obsahom rc-bielkoviny vlákna a dodatočný ťah po spriadaní. Kvalita vlákna závisela od jeho hrúbky a dvojlomnosti.

Široké využitie

Ak sa tento úspech podarí ešte zdokonaliť, spektrum priemyselného a komerčného využitia mimoriadne pevných a tenkých pavúčích vláken bude neobyčajne široké. Lazaris a kol. hovoria o šicích nitiach pre mikrochirurgiu, alebo pri ešte kvalitnejších nepriestrelných vestách. Biosyntéza pavúčích vláken by mala byť úsporná. Pracovným rozpúšťadlom je totiž obyčajná voda. A nielen to: keďže pavúčie vlákno časom vo vodnom prostredí samo degraduje, bolo by vítanou zelenou alternatívou tradične používaných syntetických vláken.

ZDENĚK URBAN, 5D

Na spracúvanie osobných údajov sa vzťahujú Zásady ochrany osobných údajov a Pravidlá používania cookies. Pred zadaním e-mailovej adresy sa, prosím, dôkladne oboznámte s týmito dokumentmi.

Najčítanejšie na SME Tech

Hlavné správy zo Sme.sk

ŠPORT

Majstri sveta ťažia z Nemecka i Afriky. Esá Francúzov sú potomkami prisťahovalcov

Až 15 hráčov Francúzska nemá pôvod v Európe.

KOMENTÁR TOMÁŠA PROKOPČÁKA

To nie je o manželstve. Bojíte sa, že už nebudete výnimoční

A pritom stačí jednoduché: len sa podeliť.

Neprehliadnite tiež

Austrálsky Černobyľ láka turistov, výstrahy ignorujú

Na varovania nedbali, kým ľudia nezačali umierať.

Podcast Klik

Klik: Facebook dostal vysokú pokutu, ktorú si ani nevšimne

Prehľad technologických správ.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí
  2. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie
  3. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice?
  4. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení
  5. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia
  6. Volkswagen Golf GTI TCR naživo na Slovakia Ringu!
  7. 3 dôvody, prečo sa oplatí mať online účet v ZSE už toto leto
  8. Iná tvár Mexika: Nocovanie s Indiánmi, dobrodružstvo v džungli
  9. Naša freestyle kajakárka: na majstrovstvá ideme tri baby
  10. Ulovte si last minute dovolenku so zľavou do 70%
  1. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí
  2. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice?
  3. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie
  4. Salón architektov A0 – Coneco 2018
  5. Záhradný nábytok: aký materiál je najlepší?
  6. Životné jubileum prof. Ing. Jaroslava Valáška, PhD.
  7. OMV pozýva na pretekársky supervíkend na okruhu Slovakiaring
  8. Atos predstavil najúplnejšie 4G a LTE komunikačné riešenie
  9. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení
  10. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia
  1. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí 9 663
  2. Ulovte si last minute dovolenku so zľavou do 70% 9 610
  3. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie 7 852
  4. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice? 7 329
  5. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení 6 079
  6. Nie sme žiadni paštikári. Slováci už dovolenkujú inak 4 923
  7. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia 4 406
  8. Iná tvár Mexika: Nocovanie s Indiánmi, dobrodružstvo v džungli 4 026
  9. 3 dôvody, prečo sa oplatí mať online účet v ZSE už toto leto 3 523
  10. Volkswagen Golf GTI TCR naživo na Slovakia Ringu! 3 171