Matasea de paianjen a fost vazuta ca o alternativa ecologica la fibrele artificiale precum nailon si Kevlar, însa ea poate fi obtinuta extrem de greu.
Gratie tehnologiilor moderne de modificare genetica, oamenii de stiinta au reusit sa creeze viermi de matase capabili sa produca matase de paianjen aproape pura.
Nailonul – o sabie cu doua taisuri
Este evident ca o investitie înteleapta în instrumente superioare produce rezultate fructuoase în timp, subliniind rolul esential al materialelor avansate în cresterea productivitatii si în impulsionarea progresului civilizatiei umane. De exemplu, inventarea si utilizarea pe scara larga a fibrelor sintetice comerciale, cum ar fi nailon si Kevlar, au contribuit în mod semnificativ la dezvoltarea civilizatiei contemporane.
Dar aceste fibre sintetice, în special nailonul, au devenit o sabie cu doua taisuri, utilizarea lor din ce în ce mai frecventa devenind o amenintare la adresa dezvoltarii sustenabile din cauza epuizarii resurselor de energie fosila si a poluarii mediului. Prin urmare, exista o nevoie urgenta de a dezvolta alternative prietenoase cu natura, cu rezistenta si tenacitate (rezistenta la socuri) ultraînalta, pentru a promova „civilizatia ecologica” fara a compromite productivitatea.
Desi în ultimii ani s-au facut progrese semnificative în domeniul stiintei si tehnologiei fibrelor polimerice, realizarea unor fibre avansate a ramas un deziderat intangibil.
Domeniul biomimeticii, care se inspira din natura, a facut pasi importanti si acum este în pragul unei reusite de exceptie: crearea unui tip de material textil care imita foarte mult matasea de paianjen.
De la bacterii si drojdii, la soareci, capre si viermi de matase
Matasea de paianjen este un material rarisim, dar extrem de apreciat pentru rezistenta si duritatea sa de neegalat. Totusi, nu este usor de gasit o modalitate de producere a ei în masa. Paianjenii nu pot fi pusi „la munca” pentru a scoate fibrele asa cum se întâmpla, de pilda, cu viermii de matase, întrucât sunt creaturi teritoriale si foarte agresive, având tendinta de a-si devora vecinii.
Timp de decenii, oamenii de stiinta au încercat sa modifice genetic diverse organisme – inclusiv bacterii, drojdie, soareci, hamsteri si chiar capre – pentru a produce matase de paianjen, dar cu un succes doar partial. Pentru prima data, cercetatorii din China au reusit sa obtina matase de paianjen pura din viermi de matase modificati genetic.
Materialul este de sase ori mai rezistent decât Kevlarul (folosit la fabricarea vestelor antiglont), sustine echipa chineza în articolul publicat la începutul acestei luni în revista Matter. Fibrele etaleaza „proprietati mecanice mai bune decât a reusit oricine altcineva sa demonstreze”, spune biologul molecular Randy Lewis, expert în matase de paianjen la Universitatea de Stat din Utah din Logan, care nu a fost implicat în studiu.
O solutie ecologica pentru probleme moderne
Firele nu sunt chiar la fel de puternice sau de elastice ca matasea naturala de paianjen, dar reprezinta un progres fata de tentativele anterioare. Aceste tentative de manipulare genetica întreprinse pe viermii de matase au generat amestecuri de fibre mai slabe, cu doar 30-50% matase de paianjen.
În cadrul noului studiu, cercetatorii au folosit un instrument de editare genetica spre a insera în viermii de matase instructiunile complete pentru producerea proteinei matasei de paianjen si pentru a se asigura ca proteina ajunge în glandele producatoare de matase ale viermilor de matase. Acest lucru a permis echipei sa profite de mecanismele naturale ale vietatilor.
Înmultirea viermilor de matase modificati a dus la obtinerea unor viermi care au mostenit gena matasii de paianjen de la ambii parinti, ceea ce înseamna ca acestia pot produce matase de paianjen mai pura. Daca matasea va iesi într-o zi din laborator, medicii ar putea sa o foloseasca pentru a coase suturi foarte rezistente, ofiterii de politie ar putea îmbraca veste antiglont mai rezistente, iar o fibra ecologica ar putea înlocui materialele sintetice obisnuite, precum nailon si poliester.
„Matasea de paianjen reprezinta o resursa strategica care are nevoie urgenta de explorare”, a declarat Junpeng Mi, biolog la Universitatea Donghua din Shanghai, într-un comunicat de presa. Acesta estimeaza ca numai aplicatiile chirurgicale ale matasii de paianjen ar putea ajuta milioane de oameni din întreaga lume, dar productia în masa a matasii de paianjen se confrunta cu obstacole.
Mi si colegii sai vor trebui mai întâi sa confirme ca modificarile genetice pe care le-au indus la viermii de matase vor dura mai multe generatii. În caz contrar, producatorii ar putea fi nevoiti sa porneasca periodic procesul de inginerie genetica. Cercetatorii s-ar confrunta, de asemenea, cu aceleasi provocari ale crescatorilor traditionali de viermi de matase, inclusiv asigurarea sanatatii insectelor.
Biologul Justin Jones, un alt cercetator în domeniul matasii de paianjen de la Universitatea de Stat din Utah, remarca faptul ca viermii de matase sunt în mod notoriu vulnerabili la infectii. Cu toate acestea, ei repre-zinta unii dintre cei mai atractivi candidati pentru acest tip de inginerie genetica.
Echipa lui Mi spera sa dezvolte în continuare fibre si mai puternice si mai elastice. Prin încorporarea de aminoacizi artificiali în proteina matasii de paianjen, Mi considera ca s-ar putea depasi chiar si limitele superioare ale fibrei naturale.
GABRIEL TUDOR
Comentarii