چگونه عنکبوت ابریشم خود مونتاژ شده را می چرخاند؟


افزودن فسفات پتاسیم باعث می شود که پروتئین های مصنوعی MaSp2 به قطرات بزرگ و با چگالی بالا متراکم شوند. اعتبار: دانشگاه کیوتو / آزمایشگاه Numata

از میان همه مباحث مهیج در زمینه تحقیقات مواد و بیوشیمی ، یکی از داغترین موضوعات تاکنون حل رمز و رازهای ابریشم عنکبوت است.

اغلب گفته می شود که آنها “قوی تر از فولاد” هستند ، فیبرهای پروتئینی این توانایی را دارند که جهان مواد را همانطور که می شناسیم تغییر دهند. با این وجود ، علی رغم دهه ها تحقیق ، هیچ کس نتوانسته است عنکبوت ابریشم را به تولید انبوه برساند ، بیشتر به این دلیل که روش دقیق نحوه ساخت آن هنوز در هاله ای از ابهام قرار دارد.

در یک گام برای درک کار درونی آن ، محققان موسسه مهندسی دانشگاه کیوتو مدل جدیدی را برای مونتاژ عنکبوت ابریشم گزارش کردند و گفتند که کلید “چرخش” ابریشم عنکبوت ترکیبی از اسیدی شدن و فرایندی است که به عنوان مایع شناخته می شود. جداسازی فاز مایع یا LLPS.

علی دی مالایا ، اولین نویسنده این مطالعه ، منتشر شده در: توضیح می دهد: “ابریشم عنکبوت از پروتئینی به نام اسپیدروین ساخته می شود. عنکبوت دارای غده ای است که به طور انبوه با اسپیدروین ها در یک حالت مایع به نام دوپینگ قرار دارد.” پیشرفت علمی.

“این مایع به سرعت به ابریشم سخت و پیچیده ساختاری تبدیل می شود. برای مطالعه دقیق نحوه انجام این کار ، ما تصمیم گرفتیم که به صفحه نقاشی برگردیم و خود اسپیدروین ها را بررسی کنیم. بنابراین ما اسپیدروین های مصنوعی تولید کردیم که از نزدیک آنها را تقلید می کند. دیدار در طبیعت “

تولید پروتئین کار ساده ای نبود ، اما آنها از استفاده از یک اسپیدروین خاص به نام MaSp2 ، یکی از رایج ترین پروتئین های ابریشم عنکبوت ، که محلول در آب است ، استفاده کردند.







اسیدی شدن باعث خود مونتاژ سریع نانوالیاف می شود اعتبار MaSp2: دانشگاه کیوتو / آزمایشگاه Numata

این تیم پس از جداسازی پروتئین خود از ابریشم عنکبوت مصنوعی ، فعالیت آن را تحت شرایط شیمیایی مختلف آغاز کردند و قصد داشتند بفهمند چه تغییرات اساسی شیمیایی برای جامد شدن فاز مایع لازم است.

مالایی توضیح می دهد: “برای اولین بار ، ما شاهد جمع شدن پروتئین در خوشه های كوچك بودیم. اما وقتی فسفات پتاسیم به آن اضافه كردیم ، بلافاصله شروع به جمع شدن به قطرات بزرگ و با چگالی زیاد می كند.” “این پدیده ای است که به عنوان جداسازی فاز مایع و مایع شناخته می شود – این اتفاق اغلب در سلول ها رخ می دهد – و این زمانی است که قطرات مایع بسته به محیط اندازه و چگالی تغییر می کنند.”

اما این تنها بخشی از معما بود. چه کاری لازم است تا این فاز مایع به الیاف ابریشم تبدیل شود که ما آنقدر خوب می شناسیم؟ کلید pH بود. با پایین آوردن pH محلول ، کره زمین شروع به جمع شدن و تشکیل یک شبکه خوب از الیاف کرد.

LLPS و تشکیل شبکه نوری هر دو خود به خود اتفاق افتادند که در زمان واقعی قابل مشاهده بودند. بعلاوه ، وقتی تارهای رشته ای تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند ، شروع به سازماندهی خود در یک ساختار سلسله مراتبی می کنند ، دقیقاً مانند عنکبوت ابریشمی.

کیجی نتیجه گیری می کند: “ابریشم عنکبوت امروزه اغلب از مدرن ترین مواد ساخته شده توسط بشر پیشی می گیرد و تولید این الیاف مصنوعی اغلب به حلال های آلی مضر و دمای بالا متکی است. نکته شگفت انگیز اینجاست که ما با استفاده از آب به عنوان حلال و در دمای محیط توانستیم ابریشم عنکبوت را تشکیل دهیم.” عددی که مطالعه را رهبری می کند.

“اگر ما بتوانیم یاد بگیریم که از مکانیزم های چرخش عنکبوت ابریشم تقلید کنیم ، می تواند تأثیر زیادی در آینده تولید داشته باشد.”


مشخص شده است که جداسازی فاز مایع و مایع روند تبدیل پروتئین های اسپیدروئین به الیاف تار عنکبوت را پیش می برد.


اطلاعات بیشتر:
Ali D. Malay et al ، خود مونتاژ عنکبوت ابریشم با جداسازی فاز مایع و مایع مدولار و نانوفیبراسیون ، پیشرفت علمی (2020) DOI: 10.1126 / sciadv.abb6030

تهیه شده توسط دانشگاه کیوتو

نقل قول: عنکبوت چگونه ابریشم خود مونتاژ شده را می چرخاند؟ (2020 ، 30 نوامبر) بارگیری شده در 30 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-spider-elf-assembled-silk.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*