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

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Veľkolepý nástup, výslnie a pád. Prečo veľké strany neprežijú svojich lídrov

Výmena lídra nie je kľúčom k dlhšej životnosti strany. Funguje len pri menších stranách, v Smere by mohla znamenať rýchly zánik.

KOMENTÁRE

Smer bez Fica nemá logiku

Životnosť strán ako Smer sa odvíja od popularity zakladateľa.

Neprehliadnite tiež

Čo plánuje Elon Musk na najbližších sedem rokov

Juhoafrický vynálezca má do roku 2024 veľkolepé plány.

Najlepší mobil na trhu (Vianoce 2017)

Samsung a Apple sa v boji o top mobil na trhu naťahujú s čínskymi značkami. Špičkové smartfóny začínajú od 600 eur.

Klonovaná Dolly sa nelíšila od svojich rovesníčok, ukazuje nová štúdia

Ovečka Dolly žila až do smrti v uzavretých priestoroch.

Hľadali inteligenciu a zistili, že mozog je ako sociálna sieť

Nemeckí vedci našli mozgové prepojenia, ktoré ovplyvňujú našu inteligenciu

Aj delfíny majú pytačky. Samci dávajú samičkám dary

Vedci sa domnievajú, že samci delfínov chcú takto ukázať svoje kvality.

Inzercia - Tlačové správy


  1. 3 pravidlá pre lepší dôchodok
  2. Slovenské deti dostávajú mesačne 22€
  3. Eilat: Slnko, teplo a zábava
  4. Ku kuchynskej linke dostanete obývačku či vstavané skrine za 50%
  5. 4 rady pre deti a dospelých, ako sa starať o pokožku
  6. Výstava Podoby lásky zobrazí skutočné osudy konkrétnych žien
  7. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek
  8. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky
  9. Ochráňte pred zlodejmi celé vozidlo vďaka VAM Akustik
  10. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky
  1. Eilat: Slnko, teplo a zábava
  2. Ku kuchynskej linke dostanete obývačku či vstavané skrine za 50%
  3. Exkurzia študentov Stavebnej fakulty STU v Bratislave
  4. Prichádza Black Friday, jazdenku môžete mať so zľavou 2000 eur
  5. 4 rady pre deti a dospelých, ako sa starať o pokožku
  6. Výstava Podoby lásky zobrazí skutočné osudy konkrétnych žien
  7. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek
  8. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky
  9. Ochráňte pred zlodejmi celé vozidlo vďaka VAM Akustik
  10. Čerešne - miesto, kde môžete žiť podľa seba
  1. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky 16 660
  2. Eilat: Slnko, teplo a zábava 10 350
  3. 3 pravidlá pre lepší dôchodok 7 433
  4. Slovenské deti dostávajú mesačne 22€ 4 352
  5. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek 2 784
  6. Ako sa zbaviť chladnej podlahy 2 529
  7. Stavba domu na kľúč – úspora času aj financií 1 912
  8. Čerešne - miesto, kde môžete žiť podľa seba 1 678
  9. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky 1 475
  10. Ku kuchynskej linke dostanete obývačku či vstavané skrine za 50% 1 472