الباحثون يصنعون سبينر من حرير العنكبوت الصغير
الباحثون يصنعون سبينر من حرير العنكبوت الصغير
فيديو: الباحثون يصنعون سبينر من حرير العنكبوت الصغير
فيديو: Spider Spinning Its Web - Close-Up 2023, شهر فبراير
Anonim

يدمج نظام السباكة المجهري البروتينات المهندسة في الحرير.

دراسة جديدة يجب أن تبهج عشاق الكتاب الهزلي الخارق Spider-Man. قام باحثون من جامعة ميونيخ التقنية (M.T.U) في ألمانيا ببناء نظام ميكروفلويديكس (سباكة مصغرة) لغزل خيوط قصيرة من حرير العنكبوت الاصطناعي. يبلغ طول الخيوط الجديدة أقل من نصف ملليمتر أو 0.02 بوصة ، ولا تزال قوتها ومرونتها غير مختبرة.

قامت مجموعات بحثية أخرى بالفعل بإنشاء خيوط بطول ياردات أو أكثر تقترب من خصائص حرير العنكبوت الحقيقي. لطالما كانت هذه الخيوط مرغوبة للنسيج في السترات الواقية من الرصاص أو الأوتار والأربطة الاصطناعية ، ولكن حتى الخيوط القصيرة نسبيًا يمكن أن تجد تطبيقات متخصصة في الإجراءات الطبية مثل جراحة الدماغ ، كما يقول M.T.U. عالم الفيزياء الحيوية أندرياس باوش ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة الجديدة.

سيتذكر محبو كاريكاتير Spider-Man أنه على عكس التحريفية السينمائية ، فإن شبكات Spidey المتدلية ليست من الغدد في معصميه ولكن باستخدام سائل ويب خاص بتصميمه الخاص ، تم تصويره من زوج من الرشاشات المثبتة على المعصم. وبالمثل ، قام الباحثون ببناء نسخهم الخاصة من أدوات إطلاق النار على الويب في الماضي باستخدام الحقن. إجبار بروتينات الحرير مع الإضافات الصحيحة من خلال فتحة ضيقة يدمج البروتينات في خيوط.

أخذ باحثو ميونخ هذه التقنية خطوة أبعد. لقد درسوا حرير السحب الصناعي ، الذي تستخدمه العناكب للتعليق من السقوف وتحديد خطوطها ، بناءً على ذلك الخاص بعنكبوت الحديقة الأوروبية Araneus diadematus [انظر الصورة]. كان أحد أعضاء الفريق قد أدخل زوجًا من جينات حرير خط السحب (يطلق عليه اسم eADF3 و eADF4) في البكتيريا لسهولة الإنتاج. بدون مثل هذه الحيل ، "كان عليك أن تحلب العناكب للقيام بهذه التجارب" ، كما يقول باوش.

استخدم باوش وزملاؤه مجموعة من القنوات على شكل ترايدنت [انظر الصورة] لخلط بروتينات الحرير المذابة مع فوسفات البوتاسيوم أولاً ، مما يتسبب في تكتل بروتينات الحرير في كرات مجهرية يبلغ قطرها ميكرونًا (ميكرون هو واحد على مليون من متر). ثم قاموا بعد ذلك بتخفيض الأس الهيدروجيني للخليط من 8.0 إلى 6.0 (لجعله أكثر حمضية قليلاً) وأجبروه خلال انقباض يبلغ عرضه حوالي 10 ميكرون.

أفاد العلماء في Proceedings of the National Academy of Sciences USA أنهم قاموا بإنشاء سلسلة من الخيوط القصيرة عن طريق زيادة السرعة إلى ما بعد 600 ميكرولتر في الساعة (أي ما يعادل أقل من 10 أونصات في الدقيقة من خرطوم الحديقة).

يعتقد باوش وشركاه أن انخفاض الأس الهيدروجيني يتسبب في تغيير شكل الكرات بعد الترابط معًا عبر نهايات لاصقة كيميائيًا ، ويؤدي الانقباض الضيق إلى هرس الكرات الحريرية معًا بمجرد تدفقها بسرعة كافية. لاحظوا أن العناكب الحقيقية يمكنها غزل حريرها بوتيرة أكثر راحة لأنها تبدأ بمحلول حريري أكثر لزوجة.

يقول راندي لويس ، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة وايومنغ في لارامي ، إن صناعة الألياف هي خطوة أولى صغيرة. يقول إن فريقه قد نسج خيوطًا تصل إلى ساحة طويلة تمتد بنسبة تصل إلى 50 في المائة ولديها ما يقرب من نصف قوة الشد لحرير العنكبوت الحقيقي. يقول: "بدون بيانات الاختبار الميكانيكي ، من الصعب حقًا تحليل ما إذا كان نوع النظام الذي لديهم سيكون مفيدًا بشكل خاص" للتطبيقات.

لكنه يقول إن النظام الجديد قد يساعد الباحثين على تحسين الحرير الاصطناعي ، والذي يختلف من خصلة إلى أخرى بطرق لا يمكن التنبؤ بها. بالتأكيد سيوافق بيتر باركر ، صاحب العلم البارز في الرجل العنكبوت ، على ذلك.

شعبية حسب الموضوع