Sentetik Örümcek İpeği: Daha Güçlü İplikler İçin Daha Büyük Proteinler
Teknolojinin gelişmesi ve bilimsel çalışmaların artması her sektörde olduğu gibi tekstil sektöründe de pek çok yapıcı unsurun meydana getirilmesini sağlıyor.
Teknolojinin gelişmesi ve bilimsel çalışmaların artması her sektörde olduğu gibi tekstil sektöründe de pek çok yapıcı unsurun meydana getirilmesini sağlıyor. Bilim insanları ve mühendisler tarafından yapılan çalışmalar, bu yapıcı unsurları ortaya koyan en önemli gelişmelerdir.
Washington Üniversitesi'nde görev yapan mühendislerin yarattığı, doğal malzeme kadar güçlü biyosentetik ipek üreten bakteriler bunlara örnek verilebilir. Örümcek ipeği, kurşun geçirmez Kevlar'dan bile daha fazla sertliğe sahip bazı çelik alaşımları kadar güçlü, doğal dünyadaki en güçlü ve en sert malzemelerden biridir. Örümcek ipeğinin benzersiz güç ve dayanıklılık kombinasyonu, bu protein bazlı malzemeyi çok ince cerrahi dikişlerden mermiye dayanıklı giysilere kadar pek çok uygulama için arzu edilir hale getirmiştir. Bilim insanları bazı sentetik örümcek ipeği formları yaratmayı başardılar, ancak yine de doğal ipeğin tüm karakterleri olmasa bile çoğunu içeren bir malzeme tasarlayamadılar.
Washington Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndaki araştırmacılar, doğal muadilleriyle eşit performans gösteren biyosentetik örümcek ipeği üreten bakteriler tasarladılar. Biomacromolecules'te yayınlanan yeni araştırma, örümcek ipeğinin gerilme mukavemetinin moleküler ağırlığıyla pozitif olarak ilişkili olduğunu ortaya koyuyor. Molekül ne kadar büyükse ipek o kadar güçlüdür.
Biyosentetik örümcek ipeği yaratmanın en büyük tarihsel zorluklarından biri, yeterince büyük bir protein yaratmaktır. İlk DNA dizisi, ipek proteinini oluşturmaktan sorumlu örümceklerdeki diziden sonra modellenmiştir. Teoride, dizinin tekrarı ne kadar fazla olursa, sonuçta ortaya çıkan protein o kadar büyük olur, ancak gerçekte durum böyle değildir. Bu engeli aşmak için araştırmacılar, ipeğin DNA'sına, elde edilen proteinler arasında kimyasal bir reaksiyonu teşvik eden kısa bir genetik sekans eklediler ve bunları bir araya getirerek öncekinden iki kat daha büyük bir protein oluşturdular.
Araştırmacılar, daha sonra son derece büyük biyosentetik ipek proteinlerini insan saçının yaklaşık onda biri çapındaki liflere dönüştürdüler ve mekanik özelliklerini test ettiler. Elde edilen biyosentetik ipek, doğal örümcek ipeğini, çekme mukavemeti (lifleri kırmak için gereken maksimum stres), dayanıklılık (kırılmadan önce lif tarafından emilen toplam enerji) ve modül elastikiyeti ve uzayabilirlik gibi diğer mekanik parametreler açısından ilk üreten olacaktır.