จีนสร้างเส้นใยไหมที่แข็งแรงเป็นพิเศษ แข็งแกร่งกว่าเคฟลาร์ 6 เท่า

นักวิทยาศาสตร์ ชาวจีนได้สังเคราะห์เส้นใยไหมแมงมุมที่สมบูรณ์เป็นครั้งแรกจากหนอนไหมที่ดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งมีความแข็งแรงมากกว่า "เส้นใยธรรมชาติและเส้นใยสังเคราะห์ส่วนใหญ่" เช่น เคฟลาร์

ใยแมงมุมที่ผลิตจากหนอนไหมดัดแปลงพันธุกรรม ภาพ: Mi Junpeng — ใยแมงมุมที่ผลิตจากหนอนไหมดัดแปลงพันธุกรรม ภาพ: *Mi Junpeng*

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Matter เมื่อวันที่ 20 กันยายน นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยตงหัวในเซี่ยงไฮ้รายงานว่าเส้นใยใยแมงมุมมีความแข็งแรงและความทนทานสูงเป็นพิเศษ เส้นใยใยแมงมุมมีความเหนียวมากกว่าเคฟลาร์ถึง 6 เท่า และมีความแข็งแรง (ความสามารถในการทนต่อแรงดึงเมื่อถูกยืด) สูงกว่าไนลอน หมี่ จุนเผิง หัวหน้าทีมวิจัย กล่าวว่าเส้นใยชนิดใหม่นี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย ทั้งการเย็บแผลผ่าตัด เสื้อผ้ากันกระสุน วัสดุอัจฉริยะ และเทคโนโลยีการบินและอวกาศ

ทีมวิจัยได้ใช้เครื่องมือตัดต่อยีน CRISPR-Cas9 เพื่อดัดแปลงพันธุกรรมไข่ไหมโดยการเพิ่มยีนสำหรับโปรตีนใยแมงมุม การดัดแปลงนี้ทำให้ดวงตาของไหมเรืองแสงภายใต้กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์ เพื่อให้แน่ใจว่าไหมที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมจะผลิตโปรตีนใยแมงมุมได้ นักวิจัยจำเป็นต้องทำความเข้าใจโครงสร้างของไหมให้ดียิ่งขึ้นก่อน พวกเขาใช้แบบจำลองโครงสร้างไหมที่ได้รับการทดสอบในการทดลองสำเร็จแล้ว

หนึ่งในความท้าทายใหญ่ๆ ของ Mi คือการหาวิธี “ระบุตำแหน่ง” ของโปรตีนแมงมุม เพื่อให้พวกมันสามารถโต้ตอบกับโปรตีนของหนอนไหมได้ การสร้างแบบจำลองช่วยให้พวกเขาเข้าใจได้ดีขึ้นว่าต้องปรับเปลี่ยนอะไรบ้างเพื่อให้เกิดการบูรณาการอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ Mi ยังกล่าวอีกว่า การเก็บหนอนไหมที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมสำเร็จก็เป็นความท้าทายเช่นกัน เนื่องจากต้องใช้ไข่มากถึง 100 ฟองเพื่อให้ได้หนอนไหมดัดแปลงพันธุกรรมเพียงไม่กี่ตัว นอกจากนี้ หนอนไหมยังต้องได้รับการดูแลอย่างสม่ำเสมอเพราะพวกมัน “กินอาหารหลายครั้งต่อวัน”

ใยแมงมุมเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แข็งแรงและยืดหยุ่นกว่าใยสังเคราะห์อย่างไนลอนและเคฟลาร์ ซึ่งต้องใช้พลังงานสูงในการผลิตและก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ใยแมงมุมยังแข็งแรงและเปราะน้อยกว่าใยธรรมชาติที่ผลิตโดยหนอนไหม แต่การผลิตใยแมงมุมในปริมาณมากเป็นเรื่องยาก เนื่องจากแมงมุมเป็นสัตว์กินเนื้อกันเองและไม่สามารถเลี้ยงรวมกันเป็นจำนวนมากได้

ใยแมงมุมเทียมนั้นไม่เหมาะ เพราะแม้แต่วิธีการผลิตที่ทันสมัยที่สุดก็ไม่สามารถเลียนแบบโครงสร้างตามธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากนักวิจัยยังไม่เข้าใจกลไกการปั่นใยอย่างถ่องแท้ นอกจากนี้ ใยแมงมุมยังมีชั้นหนังกำพร้าป้องกันตามธรรมชาติ ซึ่งไม่สามารถเลียนแบบได้ด้วยวิธีการเทียม ต่อมในหนอนไหมและแมงมุมก็มีลักษณะคล้ายคลึงกัน ดังนั้นใยแมงมุมที่ผลิตโดยทีมวิจัยจึงยังคงรักษาคุณสมบัติเชิงโครงสร้างและการป้องกันไว้ได้

ในอนาคต Mi และเพื่อนร่วมงานจะใช้กรดอะมิโนสังเคราะห์เพื่อปรับเปลี่ยนไหมและผลิตเวอร์ชันที่ทนทานมากขึ้น

อัน คัง (ตาม SCMP )

ผ้าไหมประดิษฐ์ขึ้นมาได้อย่างไร? , ฮาร์ดดิสก์ที่ทำจากผ้าไหม

ลิงค์ที่มา