SME
Piatok, 30. október, 2020 | Meniny má Simon, SimonaKrížovkyKrížovky

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Prezidentka Zuzana Čaputová na stretnutí s náčelníkom generálneho štábu Danielom Zmekom a veliteľom operácie Spoločná zodpovednosť Ivanom Pachom.
Píše Janka Debrecéniová

„Spoločná zodpovednosť“ je ukážkou nezodpovednosti

Uznesenie vlády fakticky porušuje viacero základných práv a slobôd.

Testovanie na nový koronavírus v Bánovciach nad Bebravou.
Prezidentka Zuzana Čaputová.
Autorská strana Petra Schutza

Sudcovia v klepetách a testovací vabank (týždeň podľa Schutza)

Takmer dvadsaťpäť odchytených sudcov je unikát.

Akcia Víchrica.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Dokážu benzínové fukáre odolať výzve akumulátorových?
  2. Pôžička bez úrokov a poplatkov? Áno, existuje
  3. Príjem vs. dôchodok. Realita, na ktorú sa treba pripraviť
  4. Poznáte najbohatšie firmy sveta? Podiel v nich majú aj Slováci
  5. Koronakríza: Pomoc našej banky počas pandémie ocenili vo svete
  6. Magazín SME Ženy už v predaji
  7. Nové Porsche Panamera spája nespojiteľné
  8. Tradičná plodina zo Slovenska mizne. Čo sa deje so zemiakmi?
  9. UNIQA preberá dôchodkové fondy AXA, pre klientov sa nič nemení
  10. Pandémia urýchlila štart online duálneho vzdelávania
  1. O prenájom auta majú čoraz väčší záujem aj malé firmy. Ušetria
  2. Koronakríza: Pomoc našej banky počas pandémie ocenili vo svete
  3. Magazín SME Ženy už v predaji
  4. SPS ukončí rok miliónovými investíciami
  5. Dokážu benzínové fukáre odolať výzve akumulátorových?
  6. Trh s elektromobilmi stagnuje. Kríza by mu mohla pomôcť
  7. Fakulta drží tempo so súčasnými i budúcimi trendmi
  8. Poznáte najbohatšie firmy sveta? Podiel v nich majú aj Slováci
  9. Nové Porsche Panamera spája nespojiteľné
  10. UNIQA preberá dôchodkové fondy AXA, pre klientov sa nič nemení
  1. Novodobý slovenský Baťa. Zamestnancom stavia domy 36 362
  2. Aplikáciu tohto Slováka používajú v 150 krajinách. Ako začínal? 24 570
  3. O levočský „nanozázrak“ sa zaujíma európsky trh 17 959
  4. Pohoda v domácnosti sa odvíja od jednej veci. Neuveríte, od akej 17 214
  5. Pracujete v IT? Táto slovenská firma neustále prijíma ľudí 17 122
  6. Príjem vs. dôchodok. Realita, na ktorú sa treba pripraviť 15 163
  7. ARÓNIA a RAKYTNÍK - podporí tvoju imunitu v boji s vírusmi 12 399
  8. Tradičná plodina zo Slovenska mizne. Čo sa deje so zemiakmi? 12 002
  9. Toto sú povolania budúcnosti. Niektoré prekvapili 11 384
  10. LEN DNES: Zľava viac ako 50% na ročné predplatné týždenníkov MY 11 312