Výskum a vývoj nových materiálov je kľúčovým aspektom technologického pokroku a vedeckého výskumu. Neustále objavovanie nových materiálov má široký dosah, pričom ovplyvňuje rôzne odvetvia, akými sú elektronika, strojárstvo, medicínu či environmentálnu oblasť.

Avšak nové materiály, ktoré by mohli revolucionizovať rôzne odvetvia priemyslu, sa vyskytujú vo voľnej prírode len zriedkavo alebo ich výroba je zložitá a zdĺhavá. Preto je hľadanie nových spôsobov ako ich vytvoriť rovnako dôležité.

Hodváb sa po stáročia získava chovaním priadky morušovej. Ide o druh motýľa, ktorého húsenice sa zakuklia do kokónu vyrobeného z tohto materiálu. Ako informuje portál Strom Života, v súčasnosti existujú už len pre tento účel a vo voľnej prírode by už neprežili.

Vedci však nedávno prišli na nové využitie týchto malých organizmov. Pavúčie vlákna totiž fascinujú výskumníkov dlhšiu dobu, no doteraz neexistovala možnosť, ako ich produkovať vo veľkom množstve. To sa však môže zmeniť v nasledujúcich rokoch.

Operácia génov

Geneticky modifikované organizmy, o ktorých sme vás informovali v našom predchádzajúcom článku, majú lepšie vlastnosti než ich bežne vyskytujúca sa verzia. Príkladom týchto vlastností je lepšia odolnosť voči škodcom či väčšia produkcia plodín.

Doterajšie výskumy nedokázali zvýšené riziko spojené s konzumáciou geneticky modifikovaných organizmov. Zdroj: unsplash.com/@brandsandpeople

Vedcom z čínskej Donghua University sa po prvýkrát podarilo geneticky upraviť priadku morušovú, aby neprodukovali klasický hodváb, ale ten pavúčí. Presnejšie sa zamerali na jeden relatívne malý proteín pavúka Arineus ventricosus, ktorý sa vyskytuje vo východnej Ázií.

Tento proteín sa MiSp a pomocou genetickej metódy CRISPR ho naviazali na miesto v géne priadky, v ktorom je kódovaný jej základný hodvábny proteín, uvádza portál Veda na dosah. Vedci sa však obávali, ako by mohla táto zmena na genetickej úrovni ovplyvniť živočícha.

Rozhodli sa preto nezameniť celý gén, ale niektoré sekvencie tohto génu nechali nezmenené. Týmto krokom sa chceli uistiť, že vnútorné mechanizmy priadky morušovej budú fungovať aj s týmto pavúčím proteín, ktorý sa v ich tele bežne nevyskytuje.

Silnejší ako kevlar

Pavúčí hodváb má neobvyklé vlastnosti, vďaka ktorým sa neraz stal záujmom vedeckej fascinácie. Portál ScienceNews uvádza, že jeho vlákna majú „lepšie mechanické vlastnosti, než aké dokázal vyprodukovať ktokoľvek iný,“ tvrdí odborník na pavúčí hodváb z Utah State University v Logane. Ten sa však na výskume nepodieľal.

Hodváb, ktorý vytvorili geneticky modifikované húsenice priadky, prekonáva vlastnosti materiálov, ktoré používame v súčasnosti. Jedným z príkladov je pevnosť tohto hodvábu, pretože je približne 6-krát pevnejší ako kevlar. Ide o materiál, ktorý používa ako výplň nepriestrelných viest, pretože je veľmi pevný a zároveň má nízku váhu.

Materiál je však zaujímavý ešte kvôli jednej vlastnosti. Súčasné teórie naznačujú, že technické materiály disponujú buď pružnosťou alebo pevnosťou. Kombinácia týchto vlastností sa nevyskytuje často. Tento hodváb je však pružnejší než nylon či iné prírodné tkanivá, čo z neho robí unikátny materiál, informuje portál Genetic Engineering & Biotechnology News.

V oceánoch pláva obrovské množstvo rybárskych sietí vyrobených z pružných plastových vlákien. Tento hodváb by to mohol zmeniť. Zdroj: unsplash.com/@bkaufhold

Výskum čínskych vedcov však nekončí, pretože tím lídra Jungpei Mi-ho chce v budúcnosti vytvoriť ešte silnejšie a pružnejšie vlákna. Dosiahnuť to chcú pridaním neprirodzených  aminokyselín do proteínu pavúčieho hodvábu.

Budúcnosť výskumu

Dôvod, prečo vedci museli vytvoriť geneticky modifikovaného živočícha, aby získali tento materiál spočíva v chovaní týchto pavúkov. Nie je možné ich chovať vo veľkom počte  a na malom priestore, pretože majú kanibalistickú povahu.

Ďalší výskum takto upravených priadok morušových by mohol v budúcnosti vytvoriť farmy, ktoré by produkovali tento super materiál. Dovtedy je však nutné potvrdiť, že táto vyžiadaná a prospešná modifikácia sa prenesie aj na ďalšie generácie, píše portál NewAtlas.

„Pavúčí hodváb je strategickým zdrojom, ktorý treba naliehavo preskúmať,“ tvrdí vedúci výskumník Jungpei Mi. Ďalej dodal: „Tento typ vlákien sa môže používať ako chirurgický steh, čím sa rieši celosvetový dopyt presahujúci 300 miliónov zákrokov ročne.“

Tento spôsob získavania materiálu, ktorý nájde svoje využitie v zdravotníctve, má pred sebou ešte dlhú cestu. V súčasnosti však máme niekoľko moderných technológií, ktoré pomáhajú s diagnózou či liečbou, o čom sme vás informovali v našom predchádzajúcom článku.