Бионични копринени буби създават паяжина, шест пъти по-здрава от кевлара

Китайски учени са модифицирали генетично копринените буби, като са въвели в ДНК-то им някои от гените на паяците, които отговарят за създаването на здрава паяжина. В резултат на това бубите са започнали да изработват копринени нишки със значително по-висока здравина и устойчивост на удар. Новият материал има богат икономически потенциал – от бронежилетки и специални костюми за военни и астронавти до биомедицина и лека промишленост. Тази коприна е шест пъти по-устойчива на удари от кевларената нишка.

Хората са се научили да използват нишките, от които копринените буби изграждат пашкулите си, преди хиляди години, но те се късат много лесно. От друга страна, паяжината е здрава и издръжлива, но не знаем как да я произвеждаме в големи количества. Природата на паяците ги кара да се бият до смърт, ако се срещнат един с друг. Въпреки това учените не са се отказали от опитите да съчетаят най-добрите качества на двата вида, пише изданието New Atlas.

Днес копринената нишка е единствената животинска коприна, която може да се произвежда в промишлени мащаби. Следователно, според учените от китайския университет „Дунхуа“, технологията за генно модифициране може да намали производствените разходи и същевременно да подобри качеството.

За да придадат на копринената буба уникалните характеристики на паяците, Ми Джунпенг и колегите му изследват протеина на паяка кръстоносец (Araneus ventricosus), който е широко разпространен в Източна Азия. С помощта на технологията за редактиране на гени CRISPR-Cas9 протеинът MiSp е вмъкнат в ДНК на копринената буба на мястото на гена, кодиращ основния протеин на нейните нишки. В резултат на това учените са успели да постигнат „локализация“, което означава, че генът е бил успешно активиран в ДНК на бубата, без да влиза в конфликт с другите аспекти на производството на естествена коприна. Те описват своя новаторски метод в статия в списание Matter.

„Концепцията за „локализация“, описана в тази статия, заедно с предложения минимален структурен модел, представлява значителна стъпка напред в сравнение с предишните изследвания“, казва Мий. – „Убедени сме, че на хоризонта се задава масова комерсиализация“.

Получените влакна далеч надхвърлят очакванията на учените. Те отчитат голяма здравина на разкъсване от 1299 МРа със значителна ударна сила от 319 MJ/m3. Освен това те се оказаха много по-гъвкави, въпреки че протеинът MiSp отговаря за производството на здрава, но не и на еластична коприна.

В друго изследване свойствата на паяковата коприна да насочва светлината са дали възможност на китайски учени да разработят практични, компактни и биосъвместими сензори, които могат да откриват и измерват малки промени в индекса на пречупване на биологичните разтвори, като например глюкозата. Може би един ден подобен сензор ще може да се използва за определяне нивото на кръвната захар или за други биохимични анализи.