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

Katastrof způsobených počasím v Česku přibývá, díky vědě ale ubývá tragédií

Jsou moderní katastrofy v Česku horší než ty v minulosti? Unikátní studie vědců z Akademie věd, Masarykovy univerzity v Brně a Univerzity Karlovy zkoumala třináct největších tragédií souvisejících s počasím v českých zemích od roku 1851 do současnosti. Prokazuje, že navzdory stále častějším extrémům umírá v souvislosti s počasím díky lepším předpovědím a výstražným systémům méně lidí než v nedávné historii. Přesto je však třeba se mít nadále na pozoru především před přívalovými povodněmi.
před 4 hhodinami

„Zpomalte.“ Papež zveřejnil encykliku o AI

Papež Lev XIV. ve svém prvním významném dokumentu vyzval vlády, aby zpomalily vývoj systémů umělé inteligence, a varoval, že tyto systémy šíří dezinformace, upřednostňují konflikty a hrozí, že svět zavedou na cestu nekonečné války.
před 6 hhodinami

Ne osm, ale desítky. Čeští vědci přesněji rozlišují druhy leukemie

Vědci z pražského Ústavu hematologie a krevní transfuze (ÚHKT) dokážou lépe určit přesný typ leukemie. Místo původních osmi jich rozlišují více než čtyřicet. S různými typy onkologických onemocnění mízní a krvetvorné tkáně onemocní podle statistiky České onkologické společnosti České lékařské společnosti Jana Evangelisty Purkyně více než šest tisíc lidí ročně, různými druhy leukemie řádově několik set.
před 8 hhodinami

V Chorvatsku našli přes dva tisíce let starou terakotovou hlavu

Chorvatští archeologové a speleologové našli při průzkumu jeskyně Crno jezero na dalmatském poloostrově Pelješac terakotovou hlavu zobrazující starořeckou divadelní masku. Předmět, který lze datovat do 4. až 3. století před naším letopočtem, je uvnitř dutý a v horní části má otvor sloužící k zavěšení, pravděpodobně na zeď. Takové masky jsou často spojovány s divadelními představeními a kultem boha vína Dionýsa, který je považován za patrona divadla. O nálezu informovalo Archeologické muzeum v Dubrovníku.
23. 5. 2026

Klimatická změna ukusuje Evropě jaro. Nástup léta začíná být náhlý

Jaro bývá řadou lidí označováno jako jejich nejoblíbenější roční období. Jenže v kontextu prohlubující se změny klimatu pomalu přestává platit stav, kdy je přechod mezi jarem a létem ve střední Evropě příjemně pozvolný.
23. 5. 2026

Celosvětový výskyt duševních poruch se od roku 1990 téměř zdvojnásobil, ukazuje studie

Duševních poruch ve světě od roku 1990 téměř dvojnásobně přibylo a v současnosti jimi trpí zhruba 1,2 miliardy lidí. Vyplývá to ze studie Institutu pro měření a vyhodnocování zdravotního stavu (IHME) při Washingtonské univerzitě, kterou ve spolupráci s Queenslandskou univerzitou zveřejnil časopis The Lancet. Výzkum upozorňuje také na výrazný nárůst v Řecku.
22. 5. 2026

Vědci z Lille vyvíjejí mužské antikoncepční tělísko, na trhu by mohlo být do roku 2033

Vyvíjené mužské antikoncepční tělísko je „malou svorkou“, která se zavádí během patnácti minut v lokální anestezii. Její antikoncepční účinek je čistě mechanický a mohl by trvat až tři roky.
22. 5. 2026

Neočkovaný předškolák z Ostravska zemřel po onemocnění záškrtem

Neočkované dítě podlehlo nemoci v pražské Fakultní nemocnici Motol a Homolka tento týden poté, co se jeho stav několik týdnů zhoršoval. Výskyt záškrtu je v České republice vzácný, hygienici přesto nabádají rodiče ke kontrole očkování u dětí. V posledních letech se totiž tato nemoc s vysokou smrtností vrací: roku 2024 na ni v Česku po 55 letech poprvé zemřel člověk.
22. 5. 2026
Načítání...