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

EKONOMIKA

Obchvat Ružomberka: už mal byť hotový, nakoniec bude meškať roky

Úsek D1 medzi Hubovou a Ivachnovou, ktorého súčasťou je aj obchvat mesta s 27-tisíc obyvateľmi, plánujú dokončiť až v roku 2021.

ŠPORT

Neapol hrá ako Real. Hamšíkovi sa vernosť môže oplatiť

Ľudia sa rozprávajú len o zápase, tvrdí Hamšík.

KOMENTÁRE

Fico môže stratiť viac než Danko

V prípade vabanku môže Smer stratiť viac než SNS. Už teraz má preň kauza nepríjemné dôsledky.

Neprehliadnite tiež

OBJEKTÍV

Elon Musk ukázal prvý vesmírny oblek pre SpaceX

Oblek nie je iba maketa, skutočne funguje.

Samsung predstavil nástupcu Galaxy Note 7

Nový Galaxy Note 8 sa začne predávať 15. septembra.

Problém s nimi mali aj superpočítače. Odhalili tajomstvá turbulencií

Španielski inžinieri potvrdili teóriu ruského matematika zo 40. rokov minulého storočia.

Čísla môžeme mať vrodené. Aj dvojdňové bábätká cítia ako fungujú

V Izraelskej nemocnici by výskum mohol dopadnúť inak.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Naučme sa správne dochucovať ryby
  2. Od septembra opäť po starom
  3. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom?
  4. ENERGOFÓRUM® 2017 spojí elektrinu a plyn pod jednu strechu
  5. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd
  6. Návod, ako si s kreditkou užijete dovolenku a ešte aj ušetríte
  7. 5 tipov ako na zdravé nôžky v škole
  8. 6 účinkov prírodného slovenského výrobku
  9. Let s prestreleným srdcom: Samovraždy slovenských hercov
  10. TAURIS výrobky na gril potešia gurmánov aj maškrtníkov
  1. Naučme sa správne dochucovať ryby
  2. 10 vecí, ktoré môžete dostať od zdravotnej poisťovne zadarmo
  3. Úspech na Majstrovstvách sveta v Quadrathlone
  4. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom?
  5. Od septembra opäť po starom
  6. Máte doma retro kúsky spojené s pivom Šariš?
  7. ENERGOFÓRUM® 2017 spojí elektrinu a plyn pod jednu strechu
  8. 100 %-nú hypotéku môžete dostať aj na mestský apartmán
  9. Business Smartphones Connected to Public Wi-Fi Can Be in Danger
  10. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd
  1. Let s prestreleným srdcom: Samovraždy slovenských hercov 6 801
  2. Od septembra opäť po starom 6 316
  3. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd 4 886
  4. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom? 3 639
  5. 6 účinkov prírodného slovenského výrobku 1 686
  6. Návod, ako si s kreditkou užijete dovolenku a ešte aj ušetríte 1 660
  7. Naučme sa správne dochucovať ryby 1 526
  8. Máte doma retro kúsky spojené s pivom Šariš? 1 266
  9. 5 tipov ako na zdravé nôžky v škole 1 172
  10. Leto nekončí! 1 077