Atklājumi.lv

Virsjakas no zirnekļu zīda: realitāte jau šogad

Fizikāli mehāniskās zirnekļu austo zīda šķiedru īpašības, līdzās īpašajai konstrukcijai, ir divi iemesli, kas zirnekļu tīklus padara tik izturīgus. Izturīgāks par kevlaru, stiprs kā tērauds, vieglāks par oglekļa šķiedru un neiedomājami elastīgs (bez bojājumiem var tikt izstiepts par 40% no sākotnējā garuma) – zirnekļu zīds patiešām ir apbrīnas vērts materiāls, par kura komerciālo un industriālo potenciālu, ja vien to varētu iegūt masveida ražošanai vajadzīgos apjomos, šaubu nav – materiālu būtu iespējams izmantot visdažādāko lietu izgatavošanā, kur svarīga ir izturība un vieglums, sākot ar ķirurģiskajiem materiāliem un automašīnu detaļām un beidzot ar bruņuvestēm, izpletņiem... Par panākumiem šajā virzienā tagad paziņojuši japāņu zinātnieki, kuru uzņēmums sola, ka jau šogad, 2016.gadā, no sintētiskā zirnekļu zīda sāks ražot Arktiskām temperatūrām piemērotas virsjakas.

Zirnekļu audzēšana kolonijās, šo dzīvnieku dabīgi sintezētā zīda ieguvei, ir ārkārtīgi nepraktiska - zirnekļi ir kanibāli un to norobežota audzēšana būtu pārāk dārga. Tāpēc pētnieki jau ilgstoši meklē veidus kā visefektīvāk iegūt mākslīgo zirnekļu zīdu. Izstrādes pamatā tiek virzītas, izmantojot gēnu inženieriju, ar kuras palīdzību par zirnekļu zīda sintēzi atbildīgie gēni tiek pārnesti uz citiem, vieglāk audzējamiem organismiem - zīdtārpiņiem, govīm un kazām (zīda proteīns tiek sintezēts kopā ar pienu), baktērijām.

Zirnekļu zīdam par savām unikālajām īpašībām jāpateicas proteīnam fibrionam (fibrinon). Aminoskābju virknei, kas veido fibrionu, ir ļoti sarežģīta uzbūve, ko laboratorijas apstākļos atdarināt ir grūti.

Taču 2013.gadā japāņu uzsācējuzņēmums jeb start-up uzņēmums „Spiber” nāca klajā ar paziņojumu, ka viņiem ir izdevies izstrādāt metodi, kā rūpnieciski ražot zirnekļu zīdu.

„Spiber” pētniekiem bija izdevies „pieveikt” sarežģīto proteīna uzbūvi, atkodējot gēnu, kas atbildīgs par fibriona veidošanos zirnekļu organismā. Atkodēto gēnu (DNS secību) zinātnieki ievadīja baktērijās, tādējādi nodrošinot īpašā proteīna ražošanu, ko pēc tam mehāniski iespējams pārvērst mākslīgajā zīdā.

Kopš brīža, kad „Spiber” nāca klajā ar inovatīvo atklājumu, ir pagājuši mazliet vairāk nekā divi gadi, un mākslīgā zirnekļu zīda masveida ražošana pavisam drīz kļūs par realitāti. „Spiber”, sadarbībā ar ārtelpu ekipējuma ražošanas uzņēmumu „The North Face” plāno sākt no mākslīgā zirnekļu zīda gatavotas virsjakas ražošanu. Inovatīvais apģērba gabals nodēvēts par „Moon Parka”, bet šķiedra, no kā jaka tiks gatavota – par QMONOS (no japāņu valodas – "zirneklis").

Šis ir pirmais gadījums zinātnes vēsturē, kad izdevies veiksmīgi uzsākt mākslīgā zirnekļu zīda izmantošanu reālā produkcijas ražošanā. Virsjaka būs pirmais apģērba gabals, kas gatavots no mākslīgi veidota proteīnu materiāla.

Šobrīd lielākā daļa sintētisko materiālu, kas tiek izmantota apģērbu ražošanā, ir saistīta ar ievērojamu naftas produktu patēriņu. Šādu apģērbu ražošana prasa lielu enerģijas daudzumu, turklāt ražošanas procesā izdalās milzīgs daudzums siltumnīcas efektu izraisošo gāzu (SEG). Kompāniju pārstāvji apgalvo, ka jaunā „Moon Parka” būs daudz ilgtspējīgāka, nekā līdz šim zināmie materiāli – mākslīgais zirnekļu zīds ir bioloģiski noārdāms, videi draudzīgs, turklāt ilgi kalpojošs. Tiesa, to, kāda būs jaunā produkta cena, kompānijas vēl noklusē.

Jāpiemin, ka apģērba ražošana nav vienīgā joma, kurā zirnekļu zīds varētu radīt īstu revolūciju. Nākotnes perspektīvā no jaunā materiāla būtu iespējams gatavot arī, piemēram, mākslīgos asinsvadus vai izmantot to šuvēm medicīnā (gadsimtiem ilgi tā antibakteriālo īpašību dēļ zīds tika izmantots brūču šūšanā). Savukārt autobūvē tas ļautu izstrādāt automašīnu buferus, kuri spēj izturēt ļoti lielu triecienu, tādējādi uzlabojot autovadītāju drošību.

Avoti:

goldwin.co.jp
gizmag.com
gizmag.com

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.