الیاف ساخت کرم‌های ابریشم تراریخته ۶ برابر مستحکم‌تر از جلیقه ضدگلوله است
طبیعت سرشار از مواد و موجودات مفید و الهام‌بخش طرح‌های خلاقانه است. دانشمندان همواره به خواص شگفت‌انگیز ابریشم عنکبوت علاقه‌مند بوده‌اند و اکنون برای اولین بار این الیاف طبیعی را با موفقیت از گونه‌ای دیگر به نام کرم ابریشم خاکی تولید کرده‌اند.
پیش از این، مواد مصنوعی اغلب باید از بین استحکام کششی بالا و چقرمگی یا سختی، یکی را فدای دیگری می‌کردند. استحکام کششی مقدار تنشی است که یک ماده می‌تواند در حین کشش، پیش از پاره‌شدن تحمل کند و چقرمگی نشان می‌دهد که چه مقدار ضربه برای ترک خوردن یک ماده لازم است. به‌عنوان مثال، الیاف معمولی مانند نایلون چقرمگی بالاتر دارند؛ درحالی‌که کولار استحکام کششی بالاتری دارد.
ابریشم عنکبوت با استحکام استثنایی و وزن سبک، هم قوی‌تر از نایلون و هم سخت‌تر از کولار است
ابریشم عنکبوت سرشار از خواص هیجان‌انگیز است و با استحکام استثنایی و وزن سبک، هم قوی‌تر از نایلون و هم سخت‌تر از کولار است؛ اما تولید انبوه این ابریشم بسیار دشوار است. در درجه اول دلیلش این است که عنکبوت‌ها به خوبی با هم کار نمی‌کنند و تمایل به خوردن یکدیگر دارند. به همین دلیل پرورش عنکبوت برای تولید ابریشم در مقیاس بزرگ آسان نیست.
همچنین دانشمندان به‌طور کامل نمی‌دانند که ابریشم چگونه درون عنکبوت‌ها تنیده می‌شود؛ بنابراین تلاش کردند تا شرایط مورد نیاز و مشابه را در گونه‌ای دیگر بازسازی کنند. از سوی دیگر، برای تولید ابریشم تجاری مکرراً از کرم‌های ابریشم استفاده می‌شود و غده‌های ترشح‌کننده‌ی آن‌ها نیز مشابه غده ابریشم عنکبوت است، یعنی به شرایط مشابهی برای تولید ابریشم نیاز دارند.
اکنون با توجه به شباهت‌های فراوان میان کرم‌های ابریشم و عنکبوت‌ها، کرم‌های ابریشم از نظر ژنتیکی اصلاح شده‌اند تا به‌جای عنکبوت‌ها، ابریشم عنکبوت تولید کنند.
دانشمندان برای ساخت الیاف ابریشم عنکبوت پلی‌آمید کامل از کرم‌های ابریشم تراریخته، از فناوری ویرایش ژن کریسپر کس ۹ استفاده کردند. آن‌ها از طریق یک سری تزریق دقیق در تخم‌های کرم ابریشم بارور، دستورالعمل ساخت ابریشم عنکبوت را در غده‌ی ابریشم‌سازی کرم‌های ابریشم قرار دادند و این عمل به‌طور فوق‌العاده‌ای موفقیت‌آمیز بود.
الیاف ساخت کرم‌های ابریشم با برخورداری از استحکام کششی و چقرمگی چشمگیر، ۶ برابر قوی‌تر از کولار به‌کاررفته در جلیقه‌های ضدگلوله هستند. این الیاف همچنین بر برخی از مشکلاتی که هنگام ساخت ابریشم عنکبوت مصنوعی پیش می‌آید، غلبه کرده و بدین گونه توانسته‌اند تا خواص مکانیکی ابریشم را در طول زمان حفظ کنند. این اولین باری محسوب می‌شود که پروتئین‌های ابریشم عنکبوت به صورت تمام و کمال با استفاده از کرم‌های ابریشم ساخته شده است.
- کشف مکانیسم تولید تار عنکبوت می‌تواند در درمان آلزایمر به ما کمک کند24 خرداد 02مطالعه '4
- چگونه ابریشم عنکبوت روزی به درمان سرطان کمک خواهد کرد؟27 اسفند 00مطالعه '3
دانشمندان معتقدند که ابریشم عنکبوت یک جایگزین پایدار برای ساخت الیاف تجاری مصنوعی است و می‌تواند طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله امور دفاعی تا مهندسی زیست‌پزشکی را پوشش بدهد.
جونپنگ می از کالج علوم‌زیستی و مهندسی پزشکی دانشگاه دونگوآ و نویسنده‌ی اول مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: «در حال حاضر ابریشم تنیده‌شده توسط کرم ابریشم تنها الیاف ابریشم حیوانی‌ای محسوب می‌شود که در مقیاس بزرگ تجاری‌سازی شده و تکنیک‌های پرورش آن ریشه‌دار و معتبر است. در نتیجه، استفاده از کرم‌های ابریشم اصلاح‌شده‌ی ژنتیکی برای تولید الیاف ابریشم عنکبوت، تجاری‌سازی را با هزینه‌ی پایین و در مقیاس بزرگ امکان‌پذیر می‌سازد.»
مطالعه‌ی پژوهشگران در نشریه Matter منتشر شده است.
نظرات