Искусственный паучий шелк оказался прочнее и жестче натурального
Некоторые природные материалы имеют высокую прочность, и ученые заинтересованы в том, чтобы получать их аналоги в лаборатории и использовать в промышленности. Химики научились создавать искусственный аналог паучьего шелка, который оказался прочнее стали
Паучий шелк обладает хорошими прочностными свойствами, поэтому исследователи сегодня стараются улучшить его структуру так, чтобы сделать волокна прочнее и эластичнее. Но есть одна проблема: для синтеза материала, похожего по структуре на естественный паучий шелк, требуется создать в лаборатории β-нанокристаллы — основной компонент натурального материала, который определяет его прочность.
Чтобы решить эту проблему, авторы новой работы изменили последовательность аминокислот в натуральном шелке так, чтобы материал имел высокую склонность к образованию β-нанокристаллов. Ученые создали различные полимерные амилоидные белки, используя в качестве основы три хорошо изученные последовательности. Полученные белки имели меньше повторяющихся аминокислотных последовательностей, чем паучий шелк, что облегчало их производство искусственными бактериями.
В результате исследователи смогли заставить бактерии производить гибридный полимерный материал со 128 повторяющимися единицами. Рекомбинантная экспрессия белка паучьего шелка с аналогичными повторяющимися единицами оказалась трудной. Чем длиннее белок, тем прочнее и жестче полученный материал. Искусственный шелк со 128 повторяющимися единицами оказался прочнее обычной стали — он смог выдержать несколько гигапаскаль при испытаниях на разрыв.
Прочность полученных волокон выше, чем у кевлара и всех предыдущих рекомбинантных шелков. Механические характеристики нового материала даже выше, чем у некоторых известных натуральных волокон.
Статья опубликована в журнале ACS Nano.
