Mokslininkai išsiaiškino principą, kuriuo naudodamiesi vorai gamina šilką (1)
Vorų šilkas yra išties nuostabi medžiaga - penkis kartus atsparesnis tempimui už plieną ir tris kartus - už geriausias sintetines skaidulas. Tačiau iki šiol dar niekam nepavyko pagaminti šį "superšilką" sintetiniu būdu. Kaip gi vorai per sekundės dalis suformuoja ilgas, itin stabilias ir elastiškas skaidulas, panaudodami vadinamojoje šilko liaukoje saugomus baltymus?
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tačiau vorų šilko liaukoje situacija yra visiškai kitokia. Baltymai ten saugomi didelėje koncentracijoje, drėgnoje terpėje. Sritys, kurios atsakingos už baltymų grandžių sąsajų sudarymą, negali liestis viena su kita, nes priešingu atveju baltymas suformuos vieną gniužulą. Fiziškai tą atlikti nėra realu, tad molekulės turi turėti kažkokią specialią "saugojimo konfigūraciją".
Šiuo atveju Rentgeno spindulių analizė jau negalėjo suteikti pageidaujamų rezultatų. Jais tirti patogu tvirtos būsenos kūnus - tuo tarpu, iki sutvirtėjant gijoms, viskas vyksta vandeniniame tirpale. Todėl specialistai pasirinko naudoti branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopijos (angl. nuclear magnetic resonance spectroscopy - NMR) metodą. Horsto Kesslerio grupės mokslininkas Francas Hagnas (Franz Hagn), panaudodamas Bavarijos NMR centro įrangą, sugebėjo ištirti struktūrą elemento, kuris yra atsakingas už tvirtos gijos formavimosi procesą. Tai leido mokslininkams ištirti ir jo veikimo ypatumus.
"Šilko liaukoje, esant tam tikroms saugojimo sąlygoms, šie kontroliuojantys elementai susijungia poromis ir erdvėje išsidėsto taip, kad fizinius ryšius sudarančios baltymų sritys negalėtų išsidėstyti lygiagrečiai viena kitos atžvilgiu", aiškina Thomas Scheibel'is. "Tai efektyviai neleidžia mišiniui 'sustingti ' į kietą šilko formą", priduria specialistas.
Kai taip apsaugoti baltymai patenka į verpimo kanalą, aplinkos sąlygos visiškai pakinta. Skiriasi aplinkų struktūra ir svarbiausia - druskingumas. Pakitęs druskingumas suardo kontroliuojančių molekulių struktūrą ir jos netenka veiksmingumo. Be to, siaurame verpimo kanale vykstanti tėkmė sukuria stiprią šlyties jėgą. Jos veikiamos ilgos baltymų grandys išsidėsto lygiagrečiai viena kitos atžvilgiu, o sritys, sudarančios tvirtą ryšį, atsiranda viena šalia kitos. Taip suformuojama stabili šilko skaidula.
"Mūsų gauti rezultatai rodo, kad atrastas 'molekulinis jungiklis' vaidina lemiamą vaidmenį tiek saugant baltymą skystoje formoje, tiek formuojantis šilko gijai", sako Francas Hagnas. Mokslininkams taip pat pavyko pagrįsti gautus rezultatus praktiškai. Jie sukonstravo dirbtinį šilko verpimo kanalą. Kita mokslininkų komandos dalis šiuo metu bando sukurti biomimetinį - imituojantį gyvą organizmą - šilko audimą atliekantį aparatą. Projektą remia tiek valstybė, tiek pramonės partneriai: tai nenuostabu, kadangi išradimo taikymo sričių skaičius yra labai platus, pradedant naujos kartos tirpiais chirurginiais siūlais, baigiant techninės paskirties skaidulomis, naudojamomis, pavyzdžiui, automobilių industrijoje.