Исследователи из американского Университета Тафтса создали паутину как в комиксе: выстрел из жидкого шёлка быстро застывает в липкое, прочное волокно, которое может поднимать предметы в 80 раз тяжелее себя. Новая технология вдохновлена Человеком-пауком и её цель — переосмыслить природные материалы.

Жидкий материал, выстреливающий из иглы, практически мгновенно застывает и достаточно прочен, чтобы поднимать предметы. Эти липкие волокна получены из коконов шелкопряда, которые расщепляются на строительные блоки фиброинового белка во время кипячения в растворе. Затем раствор заливают в иглу, где он формирует поток, затвердевающий при контакте с воздухом.

Шелкопряды были выбраны из-за того, что их шёлк обладает свойствами, похожими на шёлк пауков, но с меньшей структурной сложностью. Причём исследователи обнаружили такие замечательные свойства этого материала — жёсткость, эластичность и адгезионные свойства — совершенно случайно, когда работали над проектом по созданию прочных клеев.

Когда автор исследования чистил стеклянную посуду с фиброином шёлка ацетоном, он заметил, что на дне стакана образуется материал, похожий на паутину. Команда обнаружила, что при воздействии таких органических растворителей, как этанол или ацетон, раствор фиброина шёлка образует полутвёрдный гидрогель. А если добавить дофамин, этот гидрогель затвердевает моментально.

При испытании экструдированные волокна паутинной нити смогли поднять вес, в 80 раз превышающий их собственный. Шёлк успешно поднял стальной болт, лабораторную трубку, скальпель в песке и деревянный брусок с расстояния около 12 сантиметров. Исследователи уже предвидят ряд применений для своих волокон, включая тканвую инженерию, биоматериалы и клеи.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Сложная молекулярная структура паучьего шелка была успешно скопирована учёными из японского научно-исследовательского института RIKEN. Исследователи смогли создать искусственную шёлковую железу, которая полностью повторяет физические и химические свойства настоящей железы паука.

По словам команды, это была довольно тяжёлая и нетривиальная задача, поскольку природный процесс прядения шёлка является одним из сложнейших в мире. Биополимерное волокно состоит из крупных белков с часто повторяющимися последовательностями, которые называются спидроинами. Чтобы искусственный шёлк приобрёл свои знаменитые характеристики, молекулярные субструктуры внутри шёлковых волокон пришлось выровнять.

Кроме того, искусственная железа потребовала наличия точных микрожидкостных механизмов, чтобы белки самособирались в шёлковые волокна. Для этого учёные имитировали природный процесс при помощи манипулирования небольшими потоками через узкие каналы. В итоге получилась железа, напоминающая прямоугольную коробку с каналами, через которые протягиваются спидроины, создающие шёлковые волокна.

Разработчики отметили, что волокна получили отчётливую иерархическую структуру, которая присуща настоящему шёлковому волокну. Кроме того, полученный материал оказался биосовместимым, что делает его идеальным кандидатом для использования в медицине, — например, для наложения швов или создания искусственных связок.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах