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

PLUS

Čipový génius Rado Danilák: Viem, ako súperiť s Intelom

Počítačový výskumník a podnikateľ so slovenskými koreňmi vysvetľuje, ako sa môže presadiť malý hráč.

KOMENTÁRE

Prečo sa Česi rozhodli vyhodiť vlastnú krajinu do povetria

Voliči Mariana Kotlebu a Miloša Zemana sa hnevajú na 21. storočie.

TECH

Historici sa mýlia, čiernu smrť roznieslo čosi iné

Nový výskum naznačuje, ako sa problém šíril.

Neprehliadnite tiež

Fyzikálna záhada. Neutrónové hviezdy svietia aj po zrážke

Dosvit po zrážke neutrónových hviezd je čoraz jasnejší, vyvracia očakávania.

V NASA prestali pracovať. Musk musel odložiť test rakety

Američanom sa nepodarilo schváliť rozpočet. Kennedyho vesmírne stredisko prestáva pracovať.

Obchod bez radov a pokladní. Otvorili prvý Amazon Go

Obchod využíva rovnaké technológie ako autonómne autá.

Spravili krok k včasnému odhaleniu rakoviny, krvný test má veľkú úspešnosť

Test dokázal určiť aj päť typov rakoviny, na ktoré doteraz neexistuje skríning.

Prečo hrá mozog džezového a klasického pianistu rovnakú skladbu inak

Mozgy džezových a klasických pianistov fungujú rozdielne. Dokonca aj vtedy, keď hrajú tú istú skladbu.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Objavte majestátne Tatry kúsok po kúsku
  2. Aké sú gastrotrendy pre rok 2018?
  3. Chcete bývať na dobrom mieste? Zakotvite v Adlerovej!
  4. Egejská riviéra: Ktoré letovisko je pre vás najlepšie?
  5. Slovensko má pralesy, púšť aj kameňopád. Už ste ich videli?
  6. Volkswagen T-Roc: Pre nerozhodných
  7. Leto 2018 v Grécku s odletom z Bratislavy
  8. Dlhopisy 7,25 % p.a. majú najvýhodnejšiu nákupnú cenu v roku
  9. Zelené Grunty vám ponúknu viac, ako očakávate
  10. Kam do tepla v januári?
  1. Attracting talent – Why Millennials are choosing to join Johnson
  2. Aké sú gastrotrendy pre rok 2018?
  3. Chcete bývať na dobrom mieste? Zakotvite v Adlerovej!
  4. Objavte majestátne Tatry kúsok po kúsku
  5. Alarica – new business project in the market of shoes
  6. Ako jazdiť na snehu alebo ľade?
  7. Egejská riviéra: Ktoré letovisko je pre vás najlepšie?
  8. Slovensko má pralesy, púšť aj kameňopád. Už ste ich videli?
  9. Toto tajomstvo vrcholoví športovci dlho skrývali
  10. Vlani sme si vyberali z vyše pol milióna inzerovaných áut
  1. Egejská riviéra: Ktoré letovisko je pre vás najlepšie? 13 152
  2. Slovensko má pralesy, púšť aj kameňopád. Už ste ich videli? 7 413
  3. Volkswagen T-Roc: Pre nerozhodných 3 211
  4. Leto 2018 v Grécku s odletom z Bratislavy 1 948
  5. Kam do tepla v januári? 1 705
  6. Objavte majestátne Tatry kúsok po kúsku 1 704
  7. Dlhopisy 7,25 % p.a. majú najvýhodnejšiu nákupnú cenu v roku 1 374
  8. First moment Turecko: využite zľavy na špičkové hotely 1 168
  9. Chcete bývať na dobrom mieste? Zakotvite v Adlerovej! 919
  10. Demänovku mieša iba jeden človek. Ako si strážia receptúru? 896