ابداع تار عنکبوت ضد گلوله با استفاده از کرم‌های ابریشم اصلاح شده ژنتیکی

دانشمندان چینی جایگزینی خلاقانه و سبز برای نایلون و کولار معرفی کرده اند و توانسته اند تار عنکبوت را با مهندسی ژنتیکی، ۶ برابر قوی تر از کِولار کنند.

به گزارش ایسنا به نقل از اس ای، دانشمندان برای اولین بار با موفقیت الیاف تار عنکبوت را با استفاده از کرم های ابریشم اصلاح شده ژنتیکی تولید کردند. این ابریشم با استحکام و سختی بالا، پتانسیل ارائه یک جایگزین مقیاس پذیر، پایدار و با کیفیت بهتر را برای الیاف مصنوعی فعلی مانند نایلون دارد.

"یونپنگ می" دانشمند ارشد این پژوهش از کالج علوم زیستی و مهندسی پزشکی دانشگاه "دونگ هوا" در چین می گوید: تار کرم ابریشم در حال حاضر تنها الیاف ابریشم حیوانی است که در مقیاس بزرگ تجاری شده و با تکنیک های پرورش به خوبی تثبیت شده است. در نتیجه، استفاده از کرم های ابریشم اصلاح شده ژنتیکی برای تولید الیاف ابریشم عنکبوت، تجاری سازی کم هزینه و در مقیاس بزرگ را ممکن می سازد.

الیافی که کرم های ابریشم پیله های خود را با آنها می سازند، هزاران سال است که پرورش داده میشوند، ولی با وجود فراوانی، بسیار شکننده هستند. در عین حال، عنکبوت ها تارهایی سخت و قوی تولید می کنند، اما کشت و پرورش آن در مقیاس انبوه، دور از دسترس بوده است.

پژوهشگران خاطرنشان می کنند که طبیعت هم نوع خواری عنکبوت ها، نگه داری و پرورش آن ها در کنار هم را غیرممکن می کند.

این مطالعه جدید ولی میتواند بهترین باشد و در تلاش برای تولید پایدار این ماده طبیعی، بازي را تغییر دهد. بیش از یک دهه است که دانشمندان در تلاش برای تکمیل این دستور العمل هستند.

پژوهشگران این مطالعه برای مهندسی کرم ابریشم با ویژگی های منحصر به فرد تار عنکبوت، روی پروتئین کوچک ابریشم از نوعی عنکبوت به نام Araneus ventricosus که در شرق آسیا یافت می شود، تمرکز کردند و با استفاده از فناوری ویرایش ژن کریسپر- کس۹ (CRISPR- Cas۹)، پروتئینی موسوم به MiSp را به جای ژنی که پروتئین (Protein) ابریشم اولیه کد می کند، به دی ان ای کرم ابریشم وارد کردند.

دانشمندان همچنین توانستند با فعال شدن موفقیت آمیز این ژن در دی ان ای (DNA) کرم ابریشم به موفقیت دست یابند، بدون این که در سایر جنبه های تولید ابریشم طبیعی حیوان تداخلی ایجاد کند.

"می" می گوید: ما مطمئن هستیم که تجاری سازی این روش در مقیاس بزرگ امکان پذیر است.

الیاف به دست آمده از این فرآیند، فراتر از انتظارات محققان بود و دارای استحکام کششی بالا معادل ۱۲۹۹ مگاپاسکال و سختی ۳۱۹ مگاژول بر متر مکعب (MJ/m۳) بود. همچنین این الیاف بسیار انعطاف پذیرتر از حد انتظار بودند. این در حالی است که پروتئین MiSp برای تولید ابریشم قوی ولی غیر منعطف شناخته شده است.

وی افزود:ابریشم عنکبوت به عنوان یک منبع استراتژیک است که نیاز فوري به اکتشاف دارد. عملکرد مکانیکی فوق العاده بالای الیاف تولید شده در این مطالعه، پیشرفت قابل توجهی را در این زمینه نوید می دهد. این نوع الیاف می تواند به عنوان بخیه های جراحی مورد استفاده قرار گیرد و تقاضای جهانی بیش از ۳۰۰ میلیون جراحی در سال را برطرف کند.

این الیاف جدید دارای پتانسیل تجاری گسترده ای از جمله در مواد هوشمند برای ارتش، فناوری هوافضا، مهندسی زیست پزشکی و پوشاک هستند.

گفتنی است که این ابریشم تازه تولید شده، ۶ برابر سخت تر از کولار (Kevlar) مورد استفاده در جلیقه های ضد گلوله است.

اکنون محققان قصد دارند کرم های ابریشم اصلاح شده ژنتیکی جدیدی تولید کنند که الیاف ابریشم عنکبوت را از اسیدهای آمینه طبیعی و مهندسی شده تولید می کنند.

"می" می گوید: معرفی بیش از ۱۰۰ آمینو اسید مهندسی شده پتانسیل بی حد و حصری را برای الیاف مهندسی شده ابریشم عنکبوت دارد.

این پژوهش در مجله Matter منتشر شده است.