سوپراَبریشم؛ مادهای قویتر از فولاد که از دل مهندسی ژنتیک متولد شد
سوپراَبریشم چیست و چگونه با مهندسی ژنتیک تولید میشود؟ آشنایی با مادهای زیستی که از ابریشم عنکبوت الهام گرفته و از فولاد قویتر است. کاربردهای آن در پزشکی، صنعت و فناوریهای پیشرفته را در این مقاله کامل و ساده از راز بقا بخوانید.
راز بقا: تصور کنید مادهای وجود داشته باشد که به نسبت وزنش از فولاد قویتر باشد، انعطافپذیر باشد، زیستی باشد و در بدن انسان هم کاربرد داشته باشد. چنین مادهای دیگر فقط یک ایده علمی نیست؛ دانشمندان امروز موفق شدهاند چیزی به نام «سوپراَبریشم» را با استفاده از مهندسی ژنتیک تولید کنند.
به گزارش راز بقا، این فناوری در حال تغییر دادن نگاه ما به مواد پیشرفته است و احتمالاً در آیندهای نهچندان دور، فراتر از صنعت پوشاک، در پزشکی، مهندسی و حتی صنایع فضایی نقش ایفا خواهد کرد.
سوپراَبریشم چیست و از کجا آمد؟
سوپراَبریشم در واقع نسخهی مهندسیشدهای از ابریشم عنکبوتی است. ابریشم عنکبوتی سالهاست که بهعنوان یکی از قویترین الیاف طبیعی شناخته میشود؛ مادهای که از نظر استحکام و کشسانی، در میان مواد طبیعی بیرقیب است.
دانشمندان با بررسی ساختار پروتئینهای مسئول تولید تار عنکبوت، توانستند این پروتئینها را در موجودات دیگر بازتولید کنند. نتیجه این تلاشها تولد مادهای شد که به آن سوپراَبریشم میگویند.
امروز شرکتهای زیستفناوری با استفاده از کرمهای ابریشم تراریخته یا میکروارگانیسمهای مهندسیشده، این پروتئینهای عنکبوتی را در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی تولید میکنند.
چرا تولید ابریشم عنکبوتی طبیعی ممکن نبود؟
عنکبوتها از نظر تئوری منبع عالی برای تولید این ماده هستند، اما در عمل نمیتوان آنها را مانند کرم ابریشم پرورش داد.
عنکبوتها ذاتاً قلمروطلب و حتی آدمخوارند. وقتی در کنار هم نگهداری شوند، یکدیگر را میخورند و امکان تولید انبوه از آنها وجود ندارد.
به همین دلیل دانشمندان تصمیم گرفتند بهجای خود عنکبوت، ژنهای تولیدکننده پروتئین تار را به موجودات دیگری منتقل کنند؛ روشی که مسیر تولید صنعتی این ماده را هموار کرد.
پیشرفت بزرگ با ویرایش ژنتیک
با ظهور فناوری ویرایش ژن مانند CRISPR، امکان تغییر دقیق DNA موجودات زنده فراهم شد.
پژوهشگران توانستند ژنهای مرتبط با تولید پروتئین تار عنکبوت را وارد ژنوم کرمهای ابریشم کنند. نتیجه چه بود؟
کرمهای ابریشم توانستند رشتههایی تولید کنند که ترکیبی از ابریشم سنتی و پروتئینهای عنکبوتی بود مادهای مقاومتر، انعطافپذیرتر و نزدیکتر به ویژگیهای تار طبیعی عنکبوت.
در برخی آزمایشها، این الیاف حتی از نظر مقاومت مکانیکی عملکردی چند برابر بهتر از مواد صنعتی مانند کولار نشان دادهاند.
تولید صنعتی سوپراَبریشم چگونه انجام میشود؟
در پروژههای صنعتی، کرمهای ابریشم تراریخته در مزارع کنترلشده پرورش داده میشوند.
این کرمها پس از تغذیه از برگ توت، پیلهای از یک رشته بسیار نازک میتنند. این پیلهها سپس:
در آب جوشان قرار میگیرند تا چسب طبیعی بین الیاف جدا شود
رشتهها استخراج و خالصسازی میشوند
در صورت نیاز، به نخ، پارچه یا مواد پیشرفته تبدیل میشوند
برخی شرکتها حتی برای شناسایی کرمهای اصلاحشده از ژنهای نشانگر استفاده میکنند که باعث درخشش آنها زیر نور فرابنفش میشود.
شکستها و چالشهای مسیر توسعه
مسیر رسیدن به سوپراَبریشم ساده نبوده است.
در سالهای گذشته پروژههای متعددی برای تجاریسازی این ماده آغاز شد، اما با مشکلاتی روبهرو شدند:
تغییر شکل و جمعشدن پارچه هنگام خیس شدن
هزینه بالای تولید در مقیاس صنعتی
دشواری پایدار نگه داشتن موجودات اصلاحشده در شرایط مزرعه
با این حال، شرکتهای فعال در این حوزه اکنون توانستهاند به تولید پایدارتر برسند و نمونههای آزمایشی خود را برای برندهای بزرگ و صنایع مختلف ارسال کنند.
کاربردهای آینده سوپراَبریشم
بزرگترین سؤال این است: این ماده چه کاربردی خواهد داشت؟
صنعت پوشاک لوکس و پیشرفته
پارچههای سبک، مقاوم و زیستسازگار برای برندهای مد آینده.
پزشکی و مهندسی بافت
سوپراَبریشم میتواند به شکل هیدروژل، نانوذره یا فوم زیستی استفاده شود و برای ساخت:
پانسمانهای ضدعفونت، پوشش ایمپلنتها، ترمیم عصب و غضروف و دارورسانی کنترلشده بسیار مناسب است.
صنعت شوینده و مواد زیستی
پروتئینهای ابریشمی میتوانند یک لایه نانویی تشکیل دهند که چربی و آلودگی را دفع کند؛ بدون استفاده از مواد شیمیایی مضر.
فناوریهای پیشرفته و فضایی
به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، این ماده میتواند در ساخت مواد کامپوزیتی سبک و مقاوم برای صنایع هوافضا و تجهیزات خاص استفاده شود.
آیندهای که هنوز در حال شکلگیری است
سوپراَبریشم نمونهای از این است که چگونه زیستفناوری میتواند محدودیتهای طبیعت را بازطراحی کند.
شاید امروز این ماده هنوز در مرحله توسعه و آزمایش باشد، اما روند پیشرفت آن نشان میدهد که مرز میان طبیعت و فناوری هر روز کمرنگتر میشود.
در سالهای آینده احتمالاً شاهد خواهیم بود که این ماده از آزمایشگاهها وارد کارخانهها، بیمارستانها و حتی خانههای ما شود.
سوپراَبریشم فقط یک ماده جدید نیست؛ نشانهای از نسل جدید مهندسی مواد است.
لینک کپی شد
از میان خبرها
خواندنیها
پارالوینلا هسلری؛ کرم زردی که در اسید زندگی میکند و میتواند در دمای ۳۲۰ درجه سانتیگراد زنده بماند
کرم ابریشم طلایی؛ حشرهای کمیاب که تارهایش هزاران دلار ارزش دارد و فقط در چند منطقه آسیا پرورش داده میشود
شمشیربازی با آلت تناسلی؛ جفتگیری چندشآور کرمهای پهن با شمشیربازی جنسی و تزریق اسپرم از طریق پوست
کرم استخوانجمعکن؛ کرم بسیار نادر، تهاجمی و آدمخوار که با جنازه قربانیانش استتار میکند!
کرم قطبی آنتارکتیک؛ کشف عجیبترین موجود زنده روی زمین که شبیه موجودات فضایی است
کرم روبانی؛ عجیبترین کرم جهان که ۳۰ متر طول دارد و با زبانی شبیه خنجر شکار را فلج میکند
کریپتوبایوسیس؛ تصاویری از کرم یخ زده که پس از ۴۶۰۰۰ سال زنده شد!
کرم کاترپیلار؛ کرم شگفتانگیزی با سری شبیه به اژدها که استاد استتار است
ارسال نظر
