Vědci naučili bakterie, aby v laboratoři produkovaly vlákno pevnější než to pavoučí

Pavoučí vlákno je považováno za nejpevnější a nejodolnější materiál na Zemi. Velmi dlouho se nedařilo vytvořit pomocí technologie nic lepšího, teď ale američtí vědci naučili bakterie, aby vyrobily vlákna ještě pevnější. O přelomu informovali v odborném časopise ACS Nano.

Nový materiál nevytvořil žádný stroj, ale geneticky upravené bakterie v laboratořích McKelvey School of Engineering.

Projekt vedl inženýr Fuzhong Zhang, který se už řadu let specializuje na syntetickou biologii a má s tvorbou nových materiálů na biologickém základu řadu zkušeností. Už před třemi roky jeho laboratoř dokázala vyvinout bakterie, jež produkovaly modifiované pavoučí hedvábí. Toto proteinové vlákno mělo ve všech důležitých mechanických vlastnostech výkon srovnatelný s přirozenými pavoučími vlákny.

„Poté, co jsme dokončili náš předchozí výzkum, jsem si říkal, jestli bychom pomocí syntetické biologie dokázali vytvořit něco lepšího, než je přirozené pavoučí hedvábí,“ uvedl Zhang.
Vědci pod jeho vedením upravili aminokyselinovou sekvenci proteinů pavoučího hedvábí tak, aby si zachovalo řadu původních vlastností, které mají přírodní vlákna, ale současně získalo vlastnosti nové, jež se mohou hodit pro využití lidmi.

Laboratorně vytvořené pavoučí hedvábí
Zdroj: Washington University in St. Louis/Jingyao Li

Vyrobit takový materiál se ukázalo být nesmírně náročné, pavouci měli stovky milionů let evoluce na to, aby dokázali vytvořit dokonalou hmotu. Za to, jak pevné jejich vlákno je, jsou zodpovědné zejména takzvané β-nanokrystaly – hlavní složka přírodního pavoučího hedvábí, která přispívá k jeho pevnosti. „Pavouci díky evoluci přišli na to, jak spřádat vlákna s žádoucím množstvím nanokrystalů,“ popsal Zhang. Když se o to stejné ale pokoušejí lidé pomocí technologií, množství nanokrystalů v syntetickém hedvábném vlákně je často nižší než v jeho přírodním protějšku.

Bio-trik

Autoři výzkumu to vyřešili tím, že zavedli do bakterií takzvané amyloidní sekvence. Ty mají totiž tendenci tvořit β-nanokrystaly. Obecně platí, že čím delší je protein, tím silnější a pevnější je výsledné vlákno. Výsledkem proteinu, který se podařilo vytvořit, bylo vlákno s pevností vyšší, než má běžná ocel. Houževnatost vláken je zase vyšší než u kevlaru a všech předchozích rekombinantních hedvábných vláken.

Pevnost a houževnatost je dokonce vyšší než u některých známých přírodních pavoučích vláken. Těmito novými proteiny a výslednými vlákny však příběh nekončí. „Náš výzkum dokazuje, že můžeme inženýrsky využít biologii k výrobě materiálů, které překonávají ty nejlepší v přírodě,“ dodal Zhang.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

ŽivěTeplotní rekordy v pátek padly na dvou třetinách stanic

Současná vlna veder přinesla do Česka i v pátek vysoké a mnohde rekordní teploty. Už kolem poledne přepsalo teplotní rekord pět stanic. Celkově během dne zatím padl rekord pro poslední červencový den na 108 ze 171 stanic, které fungují alespoň třicet let. Pětina stanic pak má nové maximum pro celý červenec, a na pěti procentech padl dokonce absolutní rekord pro celý rok. Nejvíce naměřili v Plzni-Bolevci, kde bylo 39,4 stupně Celsia.
12:35Aktualizovánopřed 3 mminutami

Maďarsko se chystá na úplné odstavení své jediné jaderné elektrárny

Maďarská jaderná elektrárna Paks zatím kvůli nízkému průtoku Dunaje pokračuje v produkci energie zhruba v polovičním objemu, než je běžné. Podle agentury MTI to v pátek uvedl premiér Péter Magyar, který ve čtvrtek avizoval brzkou úplnou odstávku elektrárny. Problémy s výrobou energie kvůli suchu hlásí i Rumunsko. Za současný pokles vody v Dunaji může podle médií kombinace dlouhodobého sucha a letní vlny veder.
před 6 hhodinami

AI od Anthropicu se při testech nabourala do systémů tří firem

Několik týdnů po hackerském útoku modelu umělé inteligence (AI) společnosti OpenAI, vývojáře ChatGPT, její konkurent Anthropic přiznal, že se mu stalo něco podobného. Při testování umělá inteligence Anthropicu neplánovaně vnikla do počítačových systémů tří firem, uvedla na svém blogu společnost. Skutečnost, že se model AI při testu z vlastní iniciativy stal hackerem byla považována za bezprecedentní incident a varovný signál pro technologický průmysl, nyní je však jasné, že to nebyl ojedinělý případ, upozornila agentura DPA.
před 8 hhodinami

Srpen bude teplý, naznačují předpovědi. Jeho začátek přinese tropické noci

Zbytek prázdnin bude dle dostupných předpovědí pokračovat v dosavadních trendech, tedy horku ve dne i v noci. První čtvrtina měsíce přinese pokračování vlny veder s teplotami nad 30 stupňů.
před 8 hhodinami

Dopady silného jevu El Niño by se mohly projevit i v Estonsku

V Tichomoří sílí jev El Niño, který by mohl dosáhnout rekordních hodnot. Vědci varují, že jeho dopady, včetně prudkého růstu globálních teplot, by mohly zasáhnout oblasti daleko za tropickým pásmem.
před 9 hhodinami

Vědci z Česka popsali gen, který pomáhá rostlinám zvládat sucho

Výzkumníci z centra CEITEC Masarykovy univerzity popsali gen, který pomáhá rostlinám odolávat horku, suchu a stresu, který tyto podmínky vyvolávají. Objev by mohl přispět ke šlechtění nových odrůd zemědělských plodin.
před 11 hhodinami

Teplotní rekordy padly ve čtvrtek na mnoha místech Česka. Podívejte se na mapu

Česko zažívá další vlnu mimořádně horkého počasí. V Doksanech na Litoměřicku ve čtvrtek odpoledne naměřili meteorologové 40,1 stupně Celsia. Teplotní rekordy padly na 114 ze 171 stanic. Přes 39 stupňů bylo v Plzni Bolevci, v Plzni na Mikulce a také Rokycanech. V pátek má být ještě o něco tepleji.
včeraAktualizovánopřed 21 hhodinami

Extrémní horka vyžadují výjimečná opatření, říkají experti

Česko se na konci pracovního týdne potýká s mimořádně vysokými teplotami, víkend přinese úlevu s hodnotami „jen“ kolem dvaatřiceti stupňů. Po něm se vedra dle předpovědi opět vrátí. S takto vysokými teplotami lidé v tuzemsku zatím nemají dlouhodobě příliš zkušeností, proto vědci i instituce přicházejí s radami, jak tyto extrémy přežít ve zdraví.
včera v 15:14

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.