Прочная, упругая и эластичная: такие свойства делают паутину интересным материалом не только для биологов, но и для проектировщиков. Немецкая компания успешно производит искусственные аналоги подобных волокон. Материал получил название Biosteel. Он разработан для использования при изготовлении высокотехнологичных тканей, например для сфер спорта, медицины и военной сферы.
Пауки очень искусно плетут паутину. Каждый из 41 тыс. видов пауков имеет свои особенности выделения паутины. Паутина может иметь прочность большую, чем у стали, а также эластичность, сопоставимую с каучуками. Такие нити могут подвергаться рециклингу, имеют малую массу и характеризуются водонепроницаемостью (даже несмотря на то, что для них характерна высокая степень обратимого водопоглощения).
Пауки не подходят для разведения, а поэтому долгое время такие волокна невозможно было получать в промышленных масштабах. Поэтому с 1980-х годов ученые пытаются интегрировать общие сведения о паутине и использовать их при разведении микроорганизмов, выращиваемых в промышленных масштабах, таких как дрожжи или бактерии. Целью этих работ являлось получение протеинов паутины биотехнологическим способом.
Особенно интересным вопросом было то, как пауки плетут свои гнезда, в том числе и для профессора Томаса Шайбеля (Thomas Scheibel). Специалист занимает пост руководителя Отдела биоматериалов в Университете Байрейта (University of Bayreuth) и является основателем фирмы AMSilk GmbH (Планег;
www.amsilk.com), вблизи Мюнхена, Бавария. Биохимик занялся изучением химических и механических процессов, происходящих при плетении паутины. Специалист захотел найти способ технически скопировать эти процессы и достиг поставленной цели. Вместе с рабочими группами Университета Мюнхена (TUM University of Munich) (профессоры Андреас Бауш (Andreas Bausch) и Хорст Кесслер (Horst Kessler) из Института современных исследований Университета TUM) сотрудники Шайбеля в 2008 году впервые успешно построили искусственную прядильную шахту.
Через два года ученые расшифровали молекулярную базу производства нитей паутины в фильере. В 2011 году ученые наконец смогли продемонстрировать механизмы, за счет которых обеспечивается очень высокая жесткость паутины паука. Первая в мире искусственная паутина была представлена в 2013 году и получила название Biosteel. В том же году Шайбель получил награду Dechma-Prize от Исследовательского фонда Макса Бюхнера (Max Buchner Research Foundation).
Волокна Biosteel получаются в результате процесса прядения. Согласно информации AMSilk, такие бионические волокна с высокими эксплуатационными характеристиками являются полностью биоразлагаемыми. Компания отмечает, что, помимо этого, волокна напоминают шерсть тем, что они способны поглощать и передавать влагу, а также обладают антимикробными свойствами. Кроме того, волокна имеют высокую прочность и обладают эудермичными свойствами.
Волокна имеют на 15% меньшую массу по сравнению с обычными синтетическими волокнами. Производитель заявляет, что сегодня не существует никакого другого природного материала, который бы имел большую прочность. Несущая способность таких волокон в 25 раз превышает несущую способность сопоставимой стальной проволоки. Ученые заявляют, что стандартные методы окрашивания могут применяться и для окрашивания подобных волокон. Искусственные волокна имеют предел прочности (при растяжении), сопоставимый с пределом прочности натурального шелка и нитей, получаемых тутовым шелкопрядом. В то же время несущая способность новых волокон в 2 раза превышает несущую способность указанных материалов.
Источник: Kunststoffe.de