У той час як планета потерпає від накопичення пластикових відходів, дослідники активно шукають практичні матеріали у живій природі, які були б одночасно легкими, міцними та повністю біорозкладними.
Протягом тривалого часу головна увага наукового світу була прикута до надзвичайних властивостей павутини. Проте команда вчених з Університету штату Юта (США) вирішила дослідити іншу, несправедливо забуту альтернативу — бджолиний шовк. Молекулярний біолог Оран Вассерман та його колеги стали першими у світі, хто зміг створити тонку прозору плівку з очищених бджолиних білків.
Читайте також:
Криза у галузі. Минулої зими Нідерланди втратили чверть бджолиних сімей Виробництво шовку в природі є набагато поширенішим явищем, ніж вважає більшість людей. Еволюційно цей матеріал виникав незалежно щонайменше 23 рази у різних групах комах, включаючи мурах, ос та бджіл.
«Гуртосімейні бджоли, такі як медоносні бджоли та джмелі, виробляють шовк для зміцнення стільників та вистилання комірок із розплодом. Натомість одиночні види бджіл, які становлять близько 75% від загальної кількості видів,
використовують шовк для плетіння захисних коконів», — пояснює доктор Вассерман.
Зокрема, синя садова бджола (Osmia lignaria будує надзвичайно міцні кокони, які захищають личинок від паразитичних ос. Незважаючи на товщину всього в кілька мікронів, цей природний щит успішно протистоїть проколам гострих яйцекладів шкідників, регулює вологість та забезпечує оптимальний газообмін. За питомою вагою бджолиний шовк у п’ять разів міцніший за сталь, але, на відміну від павутиння, його набагато простіше синтезувати в лабораторних умовах.
Щоб вивчити структуру кокона зсередини, біологи застосували унікальну систему вирощування личинок у штучних гніздах, надрукованих на 3D-принтері. Науковці перехоплювали свіжі шовкові нитки прямо з ротового апарату личинки на початковому етапі плетіння. Цей делікатний процес дозволив виділити чисті волокна без пошкодження самих комах.
На основі отриманих зразків генетики впровадили відповідні гени бджіл у мікроорганізми, які почали самостійно продукувати білки-фіброїни. Згодом з очищеної білкової маси вчені відлили перші міцні плівки.
Такі біоматеріали мають величезний потенціал для медицини та інженерії нового покоління:
- Вони можуть стати основою для надміцних хірургічних ниток.
- Використовуватимуться як каркаси для вирощування штучних людських тканин.
- Застосовуватимуться у виробництві екологічного високотехнологічного текстилю.
Результати революційного дослідження вже опубліковані в авторитетному науковому журналі PLOS One
Читайте також:
Ідеальна траєкторія. Бджоли літають власними маршрутами з точністю до сантиметрів — дослідження
