Napokon možemo proizvesti umjetnu paukovu svilu jaču od čelika! Pomogla nam je poznata bakterija

Inženjeri su dugo sanjali o izradi sintetičke paukove svile i njezinu korištenju za sve vrste laganih materijala, od super jakih tkanina do kirurških niti. No iako je proizvodnja svile možda laka za pauke, za inženjere se pokazala veoma teškom. No znanstvenici sada tvrde da su napokon uspjeli. Rješenje je bilo da potraže pomoć od bakterija! Dobivena umjetna svila jača je i čvršća od onoga što neki pauci mogu napraviti.

“Prvi put možemo reproducirati ne samo ono što može učiniti priroda, nego i nadići ono što može učiniti prirodna svila”, kaže Jingyao Li sa Sveučilišta Washington (St. Louis, Missouri, SAD), jedan od kemijskih inženjera koji su radili na proizvodu.

Proteini su složene molekule koje daju živim bićima njihovu strukturu i funkciju. Proteini za proizvodnju svile pauka, nazvani spidroini, formiraju se u njegovu trbuhu kao gusta tekućina. Predljive bradavice, dijelovi tijela na stražnjem kraju paukova tijela, vrte tekućinu u dugačke niti. Molekule proteina svile raspoređene su u čvrstu strukturu – nanokristal. Protežu se na nekoliko milijarditih dijelova metra u promjeru. Ti su kristali izvor snage paukove svile. Što je više nanokristala u vlaknu, to će svilena nit biti jača.

Uobičajeni problem s kojim se znanstvenici suočavaju jest stvaranje vlakana s dovoljno nanokristala za formiranje svile. “Ono što se događa u paukovoj svilenoj žlijezdi prilično je složeno i superdelikatno, teško za potpuno reproduciranje”, objašnjava Li.

Istraživači su ubacili genetski materijal pauka u bakteriju Escherichia coli. To je tim mikrobima dalo stanične upute za umjetno dizajniran protein. Pošto se otopi dobiva se koncentrirana otopina koja se može vrtjeti kako bi se napravile svilene niti.

Slijede novi izazovi

Kako bi testirali njihovu snagu, inženjeri su vukli vlakna dok se nisu slomila. Također su zabilježili koliko se dugo vlakno rastezalo prije pucanja. Ta sposobnost rastezanja značila je da su vlakna čvrsta. Nova hibridna svila pobijedila je prirodnu paukovu svilu i po snazi ​​i po čvrstoći.

“Izrada sintetičke svile je lakša i oduzima manje vremena od prethodnih procesa. Bakterije bi mogle proizvesti veće proteine ​​nego što smo očekivali”, kaže Li.

“Sljedeći izazov mogao bi biti da natjeramo bakterije da proizvode više proteina”, kaže biokemičarka Anna Rising sa Švedskog sveučilišta poljoprivrednih znanosti u Uppsali.

Zainteresirana je za korištenje paukove svile za medicinske potrebe. Njezin vlastiti posao uključivao je izradu velikih serija spidroina, dovoljnih da zavrti vlakno dugo 125 km.