Engineers at Washington University in St. Louis have designed amyloid silk hybrid proteins and produced them in engineered bacteria. The resulting fibers are stronger and tougher than some natural spider silks. The research team, modified the amino acid sequence of spider silk proteins to introduce new properties, while keeping some of the attractive features of spider silk.
The team redesigned the silk sequence by introducing amyloid sequences that have high tendency to form β-nanocrystals. They created different polymeric amyloid proteins using three well-studied amyloid sequences as representatives. The resulting proteins had less repetitive amino acid sequences than spider silk, making them easier to be produced by engineered bacteria. Ultimately, the bacteria produced a hybrid polymeric amyloid protein with 128 repeating units. The longer the protein, the stronger and tougher the resulting fiber.
The 128-repeat proteins resulted in a fiber with gigapascal strength (a measure of how much force is needed to break a fiber of fixed diameter), which is stronger than common steel. The fibers' toughness (a measure of how much energy is needed to break a fiber) is higher than Kevlar and all previous recombinant silk fibers. Its strength and toughness are even higher than some reported natural spider silk fibers. The team confirmed that the high mechanical properties of the polymeric amyloid fibers indeed come from the enhanced amount of β-nanocrystals.
Their research was published in the journal ACS Nano.
https://phys.org/news/2021-07-microbially-fibers-stronger-steel-tougher.html
Έρευνες του Institute for Soldier Nanotechnologies του αμερικανικού στρατού έδειξαν ότι πολυμερές με ενσωματωμένη νανοτεχνολογία είναι πολύ πιο ανθεκτικό από το ατσάλι και το κέβλαρ. Το νέο υλικό, που θυμίζει δίχτυ, δεν επιτρέπει στα βλήματα να το διαπεράσουν και αποδείχθηκε πολύ πιο αποτελεσματικό από τα παραδοσιακά υλικά κατά τη διάρκεια δοκιμών. Επιστήμονες του Institute for Soldier Nanotechnologies ανέπτυξαν τις πρώτες ίνες με ψηφιακές δυνατότητες. Οι ίνες μπορούν να “αισθανθούν”, να καταγράψουν και να αναλύσουν δραστηριότητα αλληλεπίδρασης επί της στολής όπου έχουν προσαρμοστεί. Η στολή θα μπορεί ακόμα-ακόμα να αντιληφθεί αν ο φέρων αυτή στρατιώτης έχει κάποιο πρόβλημα υγείας και να τον ενημερώνει σχετικά! Ουσιαστικά πρόκειται για έναν “υπολογιστή ινών”… Για την δημιουργία θωρακίσεων το νέο υλικό θα μπορεί να επιστρωθεί σε περισσότερα στρώματα. Μπορεί δε να εκτυπωθεί από εκτυπωτές 3D. Έτσι εύκολα μπορούν να παραχθούν νέου τύπου κράνη και ατομικές θωρακίσεις για τον στρατιώτη του μέλλοντος.
ΑΜΠΕ
The team redesigned the silk sequence by introducing amyloid sequences that have high tendency to form β-nanocrystals. They created different polymeric amyloid proteins using three well-studied amyloid sequences as representatives. The resulting proteins had less repetitive amino acid sequences than spider silk, making them easier to be produced by engineered bacteria. Ultimately, the bacteria produced a hybrid polymeric amyloid protein with 128 repeating units. The longer the protein, the stronger and tougher the resulting fiber.
The 128-repeat proteins resulted in a fiber with gigapascal strength (a measure of how much force is needed to break a fiber of fixed diameter), which is stronger than common steel. The fibers' toughness (a measure of how much energy is needed to break a fiber) is higher than Kevlar and all previous recombinant silk fibers. Its strength and toughness are even higher than some reported natural spider silk fibers. The team confirmed that the high mechanical properties of the polymeric amyloid fibers indeed come from the enhanced amount of β-nanocrystals.
Their research was published in the journal ACS Nano.
https://phys.org/news/2021-07-microbially-fibers-stronger-steel-tougher.html
Έρευνες του Institute for Soldier Nanotechnologies του αμερικανικού στρατού έδειξαν ότι πολυμερές με ενσωματωμένη νανοτεχνολογία είναι πολύ πιο ανθεκτικό από το ατσάλι και το κέβλαρ. Το νέο υλικό, που θυμίζει δίχτυ, δεν επιτρέπει στα βλήματα να το διαπεράσουν και αποδείχθηκε πολύ πιο αποτελεσματικό από τα παραδοσιακά υλικά κατά τη διάρκεια δοκιμών. Επιστήμονες του Institute for Soldier Nanotechnologies ανέπτυξαν τις πρώτες ίνες με ψηφιακές δυνατότητες. Οι ίνες μπορούν να “αισθανθούν”, να καταγράψουν και να αναλύσουν δραστηριότητα αλληλεπίδρασης επί της στολής όπου έχουν προσαρμοστεί. Η στολή θα μπορεί ακόμα-ακόμα να αντιληφθεί αν ο φέρων αυτή στρατιώτης έχει κάποιο πρόβλημα υγείας και να τον ενημερώνει σχετικά! Ουσιαστικά πρόκειται για έναν “υπολογιστή ινών”… Για την δημιουργία θωρακίσεων το νέο υλικό θα μπορεί να επιστρωθεί σε περισσότερα στρώματα. Μπορεί δε να εκτυπωθεί από εκτυπωτές 3D. Έτσι εύκολα μπορούν να παραχθούν νέου τύπου κράνη και ατομικές θωρακίσεις για τον στρατιώτη του μέλλοντος.
ΑΜΠΕ
No comments :
Post a Comment