حرير دودة القز الاصطناعي أقوى بنسبة 70٪ من حرير العنكبوت
على الرغم من أن العناكب تحتل السوق لأقوى أنواع الحرير، إلا أنها عدوانية للغاية ومنطقية بحيث لا يمكن تربيتها. يعد دمج الحمض النووي للعنكبوت في ديدان القز هو البديل التالي الأفضل، ولكنه عملية مكلفة ويصعب قياسها. الآن، اكتشف العلماء كيف يمكن جعل الحرير الذي تنتجه دودة القز بشكل طبيعي أقوى بنسبة 70٪ من حرير العنكبوت عن طريق إزالة طبقة خارجية لزجة وغزل الحرير يدويًا. ونشرت الدراسة، التي أجراها باحثون في جامعة تيانجين، في 6 أكتوبر في مجلة ماتر.
يقول كبير المؤلفين زهي لين، عالم الكيمياء الحيوية بجامعة تيانجين: “يعكس اكتشافنا التصور السابق بأن حرير دودة القز لا يمكن أن ينافس حرير العنكبوت على الأداء الميكانيكي”.
تاريخيا، تم استخدام حرير دودة القز في الموضة كمصدر للأردية الفاخرة والملابس المناسبة للملوك. ومع ذلك، من المرجح اليوم العثور على المواد القائمة على الحرير في الطب الحيوي كمواد للغرز والشبكات الجراحية. كما أنها تستخدم في تجارب تجديد الأنسجة نظرًا لتوافقها الحيوي وخصائصها الميكانيكية وقابليتها للتحلل البيولوجي.
منحنيات الإجهاد والانفعال للحرير الاصطناعي والطبيعي التمثيلي. الائتمان: Jingxia Wang و Tiantian Fan و Zhi Lin
الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج الحرير هي زراعة دودة القز. ومع ذلك، فإن هذه الحرير ليست متينة أو قوية مثل الحرير الذي تغزله العناكب، وتحديداً حرير خط السحب العنكبوت الذي يعمل بشكل طبيعي بشكل جيد في ظل التوتر الشديد. “دراجلاين الحرير هو الحرير الهيكلي الرئيسي لشبكة العنكبوت. كما أنه يُستخدم كخط نجاة لسقوط العنكبوت من الأشجار، “كما يقول لين. من ناحية أخرى، تستخدم ديدان القز حريرها الأكثر نعومة لبناء شرانقها التي تشبه كرات القطن أثناء التحول إلى أشكال العثة.
بينما قام علماء آخرون بدمج الحمض النووي من العناكب لصنع الحرير، أرادت مجموعة لين البحثية استخدام ديدان القز الشائعة، والتي يسهل الوصول إليها وإدارتها بسهولة. كانت مستوحاة من الغزل الاصطناعي لحرير بيض العنكبوت. هذا قريب من حرير دودة القز وقد ثبت أنه يعمل بشكل جيد في عملية الغزل.
“يعكس اكتشافنا التصور السابق بأن حرير دودة القز لا يمكن أن ينافس حرير العنكبوت على الأداء الميكانيكي.” – زي لين
تتكون ألياف حرير دودة القز الطبيعية من ألياف أساسية ملفوفة بغراء الحرير، والتي تتداخل مع غزل الألياف للأغراض التجارية. للتغلب على هذه المشكلة، قام العلماء بغلي الحرير من دودة القز الشائعة Bombyx mori في حمام من المواد الكيميائية التي يمكن أن تذيب هذا الصمغ مع تقليل تدهور بروتينات الحرير. بعد ذلك، لتعزيز الحرير للغزل، قام فريق البحث بترسيخ الحرير في حوض من المعادن والسكريات.
يقول لين: “نظرًا لأن حرير دودة القز مشابه جدًا من الناحية الهيكلية لحرير عنكبوت البيض، والذي ثبت سابقًا أنه يعمل بشكل جيد في مزيج من حمامات الزنك والحديد، فقد فكرنا في اختبار هذه الطريقة البديلة لتجنب الظروف الخطرة المستخدمة في مكان آخر”. “السكروز، وهو شكل من أشكال السكر، قد يزيد من كثافة ولزوجة حمام التخثر، مما يؤثر بالتالي على تكوين الألياف.”
بمجرد نسج الحرير وسحبه يدويًا، يصبح أرق من حرير دودة القز الأصلي، ويصل حجم حرير العنكبوت تقريبًا. عند الملاحظة تحت المجهر، يصفها لين بأنها “ناعمة وقوية”، مشيرًا إلى أن الألياف الاصطناعية يمكن أن تصمد أمام القوة.
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
