Что за тайны скрывает шелк?

Шелк крепче пуленепробиваемого жилета и при этом по праву считается символом красоты и роскоши.

Неповторимые свойства шелковой ткани ученые то и дело пытаются скопировать в лаборатории.

Благодаря удивительным механическим свойствам и внешнему виду шелковые волокна всегда ценились в текстильной промышленности, медицине и даже в виде составляющего компонента брони на протяжении 5000 лет.

Шелк, который прядут пауки и шелкопряд, объединяет высокую прочность и упругость. Синтезировать искусственный шелк с такими же качествами до сих пор не удавалось никому, и это несмотря на то, что шелковые волокна сформированы из относительно простого белка.

В последнее время ученые достигли определенных успехов в распутывании тайн шелка.

В выпуске издания Science от 30 июля 2010 года ученые из университета Тафтса Фиоренцо Оменетто и Дэвид Каплан сообщили, что лишь в прошлом десятилетии удалось уйти от повсеместного представления шелка как текстильного материала, сосредоточившись на его применении в области высоких технологий.

Фундаментальные открытия относительно формирования шелка показали, что в этом процессе играют роль химия, молекулярная биология и биофизика.

Открытия обеспечили основу для нового поколения применений шелка, от медицинских устройств и поставки лекарств до электроники.

Съедобная оптика и вживляемая электроника

Статья в издании Science отмечает, что разработка шелковых гидрогелей, пленок, волокон и губок делает возможными открытия в фотонике и оптике, нанотехнологиях, электронике, клеящих материалах и микрогидродинамике, а также в разработке костей и связок.

Поскольку формирование шелковых волокон не основывается на сложной или токсичной химии, материалы на их основе биологически и экологически безвредны. Их можно без опасений объединять с живыми системами.

Следуя далее по дороге будущего шелка, Каплан и Оменетто верят, что применение материала может включать создание легко разлагаемых и гибких электронных дисплеев для датчиков, которые являются биологически и экологически совместимыми, а также разработку вживляемых оптических систем для диагностики и лечения.

Прогресс в области «съедобной» оптики и вживляемой электроники ранее уже был продемонстрирован учеными Каплан и Оменетто, а также Джоном Роджерсом из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн, и другими.

Сделать предстоит еще очень многое. По словам Каплан и Оменетто, ключевые нерешенные пока вопросы включают полное копирование шелка в лаборатории, подражание последовательностям шелкового белка с помощью генной инженерии для увеличения выработки материала, и, наконец, использование шелка в качестве образцового полимера для создания нового синтетического полимера, который будет подобен шелку с точки зрения его безопасной химической природы.

Сегодня ученые продолжают совершенствовать методы переработки естественного шелкового белка в лаборатории. Шелк клонируют и выражают во множестве новых хозяев, таких как бактерия E. coli, грибы, растения и млекопитающие, а также посредством трансгенного тутового шелкопряда.

Однажды трансгенные растения начнут использовать для формирования и сбора готового материала, как это происходит с хлопком. В некоторых областях с ростом требований и совершенствованием методов производства шелковая отрасль сформирует новую микроэкономику.

«Параллельно с получением ответов на указанные вопросы относительно шелка будет происходить рост применения шелковых волокон в широкой палитре применений», сообщили в заключение Каплан и Оменетто.

30.07.2010