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

Červi i „pavouci“. Vědci popsali hlubiny moře, do nichž chtějí proniknout těžaři

Pět let trval výzkum mořského dna v Tichém oceánu, kde se má v budoucnu těžit. Vědci se snažili shrnout, jaké dopady bude mít tato činnost na přítomné ekosystémy, které ještě ani nestihli zcela popsat.
před 23 hhodinami

Vědci přišli na to, co způsobuje myokarditidu po očkování proti covidu

Mezi nejvážnějšími zdravotními komplikacemi, jež jsou vzácně spojené s očkování proti covidu, jsou srdeční problémy. Že existují, bylo popsáno mnohokrát, teď ale vědci vysvětlili, jak a proč tyto obtíže vznikají.
včera v 10:46

Předškolákům AI králíček radí se sexem, další hlásá čínskou propagandu

Hračky, které jsou vybavené nějakou formou umělé inteligence, se stávají hitem letošních Vánoc. Horší dárek ale dát dětem nemůžete, varují vědci i spotřebitelské organizace. Příkladů, kdy se hračky vymkly kontrole a komunikovaly s dětmi zcela nevhodnými způsoby, je totiž podle expertů obrovské množství.
15. 12. 2025

Povodně zabily desetinu ohrožených orangutanů na Sumatře, bojí se vědci

Ničivé povodně v Indonésii mohly podle vědců zahubit až desetinu populace orangutanů, kteří jsou na Sumatře na pokraji vyhynutí. Napsala to agentura AFP. Při záplavách, které od konce listopadu pustoší severozápad tohoto indonéského ostrova, přišlo o život téměř tisíc lidí a více než 220 dalších je nadále nezvěstných.
15. 12. 2025
Načítání...