Naukowcy są coraz bliżej stworzenia sztucznych włókien mięśniowych. Mogłyby one zostać wykorzystane do produkcji ubrań przyszłości, o lepszych właściwościach i znacznie bardziej wytrzymałych.
Przełom nastąpił dzięki badaniom naukowców z McKelvey School of Engineering na Washington University w St. Louis, którzy opracowali nową metodę polimeryzacji białek wewnątrz zmodyfikowanych bakterii. Umożliwiło to im produkcję białka zwanego tytyną, które następnie zostało przekształcone we włókna. Wyniki tych niezwykłych badań zostały opisane w Nature Communications.
Białka z bakterii
Tytyna jest jednym z trzech głównych składników białkowych tkanki mięśniowej. Jest to największe znane białko w przyrodzie. Naukowcy już od dłuższego czasu próbują stworzyć materiały o właściwościach podobnych do mięśni, ale sukcesy na tej płaszczyźnie były do tej pory dość szczątkowe.
Uczeni zmodyfikowali bakterie, aby połączyć mniejsze segmenty białka w polimery o wysokiej masie cząsteczkowej o wielkości ok. 2 MDa (megadaltonów) – to ok. 50 razy więcej niż rozmiar przeciętnego białka bakteryjnego. Następnie przekształcono je we włókna o średnicy ok. 10 mikronów, czyli 1/10 grubości ludzkiego włosa.
Stworzony materiał cechuje wyjątkowa wytrzymałość i zdolność do rozpraszania energii mechanicznej w postaci ciepła. Ma on wiele potencjalnych zastosowań biomedycznych, nie licząc zastosowania w przemyśle odzieżowym i do produkcji pancerzy ochronnych (wytrzymalszych od kevlarowych). Ponieważ materiał jest niemal identyczny z białkami występującymi w naszych tkankach mięśniowych, prawdopodobnie jest biokompatybilny i może być świetnym materiałem na nici chirurgiczne czy opatrunki.
Naukowcy kierowani przez prof. Fuzhonga Zhanga nie zamierzają poprzestawać na stworzeniu syntetycznych włókien mięśniowych. Już planują kolejne unikalne materiały pozyskane dzięki syntezie mikrobiologicznej. Złożono już stosowne wnioski patentowe.
Piękno tego systemu polega na tym, że jest to platforma, która może być zastosowana wszędzie. Możemy pobrać białka z różnych środowisk naturalnych, a następnie umieścić je w tej platformie do polimeryzacji i stworzyć większe, dłuższe białka do różnych zastosowań.
Cameron Sargent, jeden z członków zespołu Zhanga
