ГМО-шелкопряд прядет нить прочнее кевлара для бронежилетов
Шелк генетически модифицированных шелкопрядов оказался в шесть раз прочнее, чем кевлар, из которого делают бронежилеты.
Ученые из Университета Донхуа получили шелковую нить с помощью генномодифицированного тутового шелкопряда. Ученые рассматривают полученный шелк как экологичную альтернативу синтетическим волокнам, которые могут выделять в окружающую среду вредные микропластики и часто производятся из ископаемых углеводородов.
Ранее разработанные процессы получения искусственного шелка не позволяли нанести на шелк поверхностный слой гликопротеинов и липидов, помогающий ему противостоять влажности и воздействию солнечного света, — тот самый защитный слой, который пауки наносят на свою паутину.
Генетически модифицированные шелкопряды дают решение этой проблемы, утверждают ученые, поскольку гмо-шелкопряды покрывают свои волокна именно таким защитным слоем.
«Естественный шелк — это стратегический ресурс», — говорит соавтор работы Цзюньпэн Ми. — «Исключительно высокие механические характеристики волокон, полученных в ходе нашего исследования, открывают большие перспективы в этой области. Этот тип волокон может быть использован в качестве хирургических нитей, что позволит удовлетворить глобальный спрос, превышающий 300 млн процедур в год».
По словам Ми, волокна могут также использоваться для создания более удобной одежды и инновационных типов пуленепробиваемых жилетов, а также найдут применение в «умных» материалах, военной, аэрокосмической технике и биомедицинской инженерии.
Как модифицировали шелкопряда
Для получения нового вида шелка ученые «добавили» в ДНК шелкопряда ген паука. Они использовали технологию редактирования генов CRISPR-Cas9 и сделали сотни тысяч микроинъекций в оплодотворенные яйца шелкопряда. Этот паучий ген обеспечил надежную защиту шелковой нити.
Исследователям также необходимо было модифицировать трансгенные белки паучьего шелка, чтобы они правильно взаимодействовали с белками в железах шелкопряда и обеспечивая правильное прядение волокна. Для проведения модификаций команда разработала «минимальную модель базовой структуры» шелка тутового шелкопряда. Решая техническую задачу, ученые кроме того разобрались на микроуровне, как шелкопряд прядет нить.
Ми говорит: «Мы уверены, что крупномасштабная коммерциализация уже не за горами».
В будущем ученые планируют использовать полученные в ходе исследования знания о жесткости и прочности волокон паучьего шелка для создания генетически модифицированных шелкопрядов, производящих волокна паучьего шелка как из натуральных, так и из модифицированных аминокислот.
«Введение более сотни модифицированных аминокислот открывает безграничные возможности для создания волокон», — говорит Ми. Синтетические аминокислоты это уже не только модификация процесса, но и материала.