ให้ความรู้เกี่ยวกับแมงมุม
โดย:
SD
[IP: 169.150.218.xxx]
เมื่อ: 2023-07-22 10:25:38
ใยแมงมุมเป็นหนึ่งในวัสดุที่แข็งแกร่งและแข็งแกร่งที่สุดในโลกธรรมชาติ แข็งแกร่งพอๆ กับโลหะผสมเหล็กบางชนิดที่มีความเหนียวยิ่งกว่าเคฟลาร์กันกระสุน การผสมผสานความแข็งแรงและความเหนียวที่ไม่มีใครเทียบได้ของใยแมงมุมทำให้วัสดุที่มีโปรตีนเป็นส่วนประกอบนี้เป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานหลายประเภท ตั้งแต่เย็บแผลผ่าตัดแบบบางพิเศษไปจนถึงเสื้อผ้าที่ทนทานต่อกระสุนปืน โชคไม่ดี เนื่องจากแมงมุมหวงถิ่นและกินเนื้อคนตามธรรมชาติ ใยของแมงมุมจึงไม่สามารถผลิตจำนวนมากได้ ดังนั้นการใช้งานจริงจึงยังไม่เกิดขึ้นจริง นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างใยแมงมุมสังเคราะห์ได้บางรูปแบบ แต่ไม่สามารถออกแบบวัสดุที่มีคุณสมบัติส่วนใหญ่หรือไม่ใช่ทั้งหมดของใยแมงมุมได้ จนถึงตอนนี้. นักวิจัยจาก School of Engineering & Applied Science ที่ Washington University ในเมือง St. Louis ได้ออกแบบแบคทีเรียที่ผลิตใยแมงมุมสังเคราะห์ทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพทัดเทียมกับแบคทีเรียตามธรรมชาติในทุกมาตรการที่สำคัญ และพวกเขาได้ค้นพบสิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับความเป็นไปได้ข้างหน้า งานวิจัยชิ้นใหม่ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Biomacromoleculesเมื่อวันจันทร์ที่ 20 ส.ค. เผยให้เห็นว่าความต้านแรงดึงและความเหนียวของไหมแมงมุมยังคงสัมพันธ์เชิงบวกกับน้ำหนักโมเลกุล ยิ่งโมเลกุลใหญ่ ใยยิ่งแข็งแรง แม้แต่ในใยสังเคราะห์ที่มีน้ำหนักเกือบสองเท่าของสถิติเดิม Fuzhong Zhang รองศาสตราจารย์จาก School of Engineering & Applied Science กล่าวว่า "ผู้คนรู้อยู่แล้วเกี่ยวกับความสัมพันธ์นี้ แต่เฉพาะกับโปรตีนที่มีขนาดเล็กเท่านั้น เราพบว่าแม้ในขนาดใหญ่นี้ ก็ยังมีความสัมพันธ์ที่ดีมาก" หนึ่งในความท้าทายทางประวัติศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการสร้างใยแมงมุมสังเคราะห์ทางชีวภาพคือการสร้างโปรตีนที่มีปริมาณมากพอ ความท้าทายนั้นยิ่งใหญ่มาก ในความเป็นจริงแล้ว จำเป็นต้องมีแนวทางใหม่ทั้งหมด “เราเริ่มต้นจากสิ่งที่คนอื่นทำ โดยสร้างลำดับพันธุกรรมซ้ำๆ” คริสโตเฟอร์ โบเวน นักศึกษาระดับปริญญาเอกจากห้องทดลองของจางกล่าว ลำดับดีเอ็นเอจำลองมาจากลำดับใน สาระน่ารู้เรื่องแมงมุม ที่มีหน้าที่สร้างโปรตีนไหม ในทางทฤษฎี ยิ่งทำซ้ำลำดับโปรตีนที่ได้ก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น อย่างไรก็ตาม หลังจากที่ลำดับดีเอ็นเอถึงขนาดที่กำหนด "แบคทีเรียไม่สามารถจัดการกับมันได้ พวกมันจึงสับลำดับเบสเป็นชิ้นเล็กๆ" Bowen กล่าว เป็นปัญหาที่พบหลายครั้งในความพยายามครั้งก่อน เพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรคที่มีมายาวนานนี้ Bowen และผู้เขียนร่วมได้เพิ่มลำดับพันธุกรรมสั้น ๆ ลงใน DNA ของเส้นไหมที่ส่งเสริมปฏิกิริยาเคมีระหว่างโปรตีนที่เกิดขึ้น หลอมรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโปรตีนที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งใหญ่กว่าที่เคยผลิตและทำให้บริสุทธิ์มาก่อน Bowen กล่าวว่า "เราสร้างโปรตีนที่มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของที่ทุกคนสามารถทำได้มาก่อน" Bowen กล่าว สายโปรตีนไหมของพวกมันคือ 556 kDa ก่อนหน้านี้ โปรตีนใยแมงมุมสังเคราะห์ทางชีวภาพที่ใหญ่ที่สุดคือ 285 kDa แม้แต่โปรตีนไหมเส้นลากตามธรรมชาติก็มักจะอยู่ที่ประมาณ 370 kDa แม้ว่าจะมีค่าผิดปกติที่ใหญ่กว่าเล็กน้อยก็ตาม ต่อมา Bowen และผู้เขียนร่วมได้ปั่นโปรตีนไหมสังเคราะห์ชีวภาพขนาดใหญ่เป็นพิเศษให้เป็นเส้นใยประมาณหนึ่งในสิบของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์ และทดสอบสมบัติเชิงกลของพวกมัน ไหมสังเคราะห์ทางชีวภาพนี้เป็นเส้นแรกที่เลียนแบบใยแมงมุมธรรมชาติในแง่ของ: ความต้านทานแรงดึง (ความเครียดสูงสุดที่จำเป็นในการทำให้เส้นใยขาด) ความเหนียว (พลังงานทั้งหมดที่เส้นใยดูดซับก่อนที่จะขาด) รวมถึงพารามิเตอร์เชิงกลอื่น ๆ เช่น โมดูลัสยืดหยุ่นและความสามารถในการยืดได้
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
