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

Jeden za všetkých, všetci za jedného. Čo má Kaliňák s tromi mušketiermi

Dom, v ktorom býva minister vnútra Robert Kaliňák, je pomenovaný podľa Aramisa z Troch mušketierov. Susedmi sú Athos a Porthos.

PRIMÁR

S vekom lekára môže stúpať aj počet úmrtí pacientov

Lekárom nad šesťdesiat úmrtnosť pacientov stúpla.

Neprehliadnite tiež

Antarktída môže byť v budúcnosti zelená, naznačuje štúdia

Rekordné teplotné zmeny v minulom storočí podstatne zrýchlili rast machov.

Umelá inteligencia a laser. Vytvorili múdru hračku pre mačky

Felik chce zabávať zvieratá, ktoré zostali samy doma.

Objavili ďalšie gény inteligencie. Môžu viesť k liekom na zlepšenie IQ

Rovnaké gény súvisia aj s dlhovekosťou a autizmom.

Natiahnuté aj preliačené. Samsung chce displeje ohýbať v dvoch smeroch

Samsung má nápad, ako zmeniť svet zobrazovacích panelov. Dostanú nové vlastnosti.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky
  2. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  3. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  4. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií
  5. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom
  6. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody
  7. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa
  8. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis
  9. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi
  10. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní
  1. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  2. Nová veľvyslankyňa Turecka na návšteve EU v Bratislave
  3. Prijatie delegácie rektorov ekonomických univerzít z Indonézie
  4. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky
  5. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  6. Základné štandardy práce pre realitné kancelárie
  7. Takmer polovicu porúch šikmých striech spôsobujú zlé doplnky
  8. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody
  9. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom
  10. Ukončil si 1.stupeň vysokoškolského štúdia a chceš pokračovať?
  1. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa 12 018
  2. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi 8 552
  3. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody 7 559
  4. Desať obľúbených miest v Chorvátsku 6 260
  5. Domácnosť, ktorá šetrí sama? Aj u nás je to už realitou 5 917
  6. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní 5 724
  7. Viete, čo kupujete? Ako rozoznať kvalitný chlieb od nekvalitného 5 390
  8. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis 5 300
  9. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom 3 569
  10. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií 3 122