Сверхпрочные белковые волокна можно сшить из слизи морских угрей

Москва, 12:45, 15 Сен 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Ученые продемонстрировали, что они могут превратить искусственную слизь угрей в одни из самых прочных белковых волокон, когда-либо существовавших.

Нейлон, лайкра и кевлар — это хорошо известные искусственные волокна, изготовленные из ископаемых нефтяных материалов, часто в суровых условиях реакции. Естественные волокна, такие как шелк паука, обеспечивают устойчивые и биосовместимые альтернативы, но они не такие прочные, а искусственно измененные — нестабильны.

Миксины (Eptatretus stoutii) — это примитивные угристые рыбы, которые живут на дне океана. Они создают нити из слизи при угрозе, а их кератиноподобные белки являются полезной моделью для прочных волокнистых материалов.

Ученые в Наньянгском технологическом университете (Сингапур) недавно создали генетически модифицированные клетки кишечной палочки Escherichia coli для продуцирования белков миксинов. Теперь они показали, что они могут превратить эти искусственные белки в макроскопические волокна, которые намного прочнее, чем большинство зарегистрированных искусственных белков.

Диаграмма, показывающая процесс сшивания

Химическое сшивание волокон делает их более прочными, чем большинство других искусственных белковых материалов

Исследование искусственных шелковых волокон паука сообщало о прочности в 25 ГПа. В этом случае прочность волокон составляла 20 ГПа, что уже очень много.

Белки начинаются с наноструктуры спиральных катушек. Команда обнаружила, что добавление ионов магния к белкам, дает пленку из волокон, которые могут растягиваться в макроскопические волокна, примерно в два раза длиннее своей первоначальной длины. Растяжка изменила спиральные катушки на β-листы, которые можно было сшивать с лизином для дальнейшего увеличения их прочности.

Винсент Контичелло, эксперт в области белковых материалов в Университете Эмори, США, говорит: «Развитие шелка имеет несколько серьезных проблем, включая высокую гидрофобность, низкую растворимость и ограниченную функциональность для модификации после обработки. Напротив, описанные здесь спиральные катушки могут поддерживаться в растворимом состоянии и подвергаются конформационному превращению в β-листы в удивительно мягких условиях. Полученные волокна можно сшивать с использованием стандартных методик, чтобы получить высокостабильные и механически прочные материалы».