Паучий шелк: взлом кода невероятно прочного материала

Паучий шелк – это один из самых удивительных материалов, которые создала природа. Это сверхпрочный, легкий и гибкий материал, который может трансформировать все, от производства бронежилетов до строительных материалов. Несмотря на неустанные усилия многих исследователей, сложный процесс, который используют пауки для создания этого необычного вещества, остается загадкой. Однако, биофизик Ирина Ячина и ее коллега Джонатан Брюэр совершили беспрецедентный прорыв в своем исследовании паучьего шелка. Впервые им удалось вникнуть во внутреннюю структуру паучьего шелка, не разрезая и не повреждая волокно каким-либо образом. 

Как проводилось исследование

Исследователи использовали передовые методы микроскопии, а также создали новый тип оптического микроскопа, который позволяет заглянуть глубоко внутрь волокна и визуализировать его внутреннюю структуру. В более ранних попытках анализа шелка паука использовались методы, которые требовали разрезания волокна для получения поперечного сечения или даже замораживания образцов. Хотя эти методы позволили получить новые идеи, они неизменно изменяли естественную структуру шелка, потенциально искажая результаты. 

Что обнаружили исследователи 

Исследования привели к открытию, что волокна шелка пауков состоят как минимум из двух внешних липидных (жировых) слоев. За пределами этих слоев внутри волокна имеется множество плотно упакованных фибрилл, расположенных линейно. Эти фибриллы диаметром от 100 до 150 нанометров находятся за пределами возможностей измерения с помощью обычных световых микроскопов. Исследование было специально сосредоточено на шелке золотого паука-кругопряда Nephila Madagascariensis, который производит два разных типа шелка.

Основные ампульные шелковые волокна (MAS) используются для создания паутины и служат спасательным кругом. Он прочный, его диаметр составляет около 10 микрометров. Волокна Minor Ampullate Silk (MiS) используются для вспомогательной конструкции. Он более эластичный, его типичный диаметр составляет пять микрометров.

Возможности использования паучьего шелка

Если ученые смогут взломать код, синтетический паутинный шелк произведет революцию в промышленности, вытеснив кевлар, полиэстер и углеродное волокно. Этот материал может трансформировать все, от производства бронежилетов до строительных материалов. Использование паучьего шелка может также привести к созданию новых видов медицинских имплантатов и других медицинских изделий, таких как швы и лекарственные пластыри. 

Профессор Марк Фридлэндер, эксперт по паучьему шелку, сказал, что открытие Ирины Ячиной и Джонатана Брюэра является важным шагом к созданию синтетического паучьего шелка. Он также отметил, что это открытие может привести к новым способам использования паучьего шелка и его коммерциализации.