Genetiği değiştirilmiş ipekböcekleri Kevlar’dan altı kat daha güçlü örümcek ipeği üretti
Olağanüstü güç ve dayanıklılığa sahip hafif malzemelere yüksek talep vardır. Sürdürülebilir bir malzeme olan örümcek ipeği bu kriterleri karşılıyor. Ancak eğirme mekanizmasının bilimsel olarak anlaşılması, sürecin teknolojik karmaşıklığı ve düşük maliyetli seri üretimin önündeki mühendislik engelleri nedeniyle ticarileştirilmesi zordur.
Ağlarında yaşlanma karşıtı bir “deri tabakası” olarak kullanılan lipit ve glikoproteinlerden oluşan yüzey tabakasının, daha önce açıklanan prosedürler kullanılarak sentetik örümcek ipeğine uygulanması zordu.
Genetiği değiştirilmiş ipekböcekleri bu soruna çözüm sunuyor. Çin’deki bilim insanları, genetiği değiştirilmiş ipekböceklerinden örümcek ipeği üreterek kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan Kevlar elyafından altı kat daha güçlü bir elyaf üretmeyi başardılar. Bu, ipekböceklerini kullanarak tam uzunlukta örümcek ipeği proteinlerini başarıyla üreten ilk çalışmadır.
Junping Mei, Ph.D. Donghua Üniversitesi Biyoloji Bilimleri ve Tıp Mühendisliği Fakültesi adayı ve çalışmanın ilk yazarı şunları söyledi: “İpekböceği ipeği, şu anda köklü yetiştirme teknikleri kullanılarak büyük ölçekte ticarileştirilen tek hayvansal ipek elyafıdır. Dolayısıyla, örümcek ipeği elyafı üretmek için genetiği değiştirilmiş ipekböceklerinin kullanılması, düşük maliyetli, büyük ölçekli ticarileştirmeye olanak sağlar.”
Bu çalışmada bilim insanları, naylon gibi sentetik ticari elyaflara çevre dostu bir alternatif üretecek bir teknoloji de yarattılar.
Bilim adamları, ipekböceklerinden örümcek ipeği döndürmek için, ipekböceklerinin DNA’sındaki örümcek ipeği protein genlerini açığa çıkardılar, böylece bunlar, CRISPR-Cas9 gen düzenleme teknolojisi ve döllenmiş ipekböceği yumurtalarına yüzbinlerce mikroenjeksiyon kombinasyonu kullanılarak bezlerinde ifade edilecek.
Mi dedi ki, ICSI, çalışmadaki “en önemli zorluklardan birini” ortaya çıkardı, ancak ipekböceklerinin gözlerinin floresan mikroskobu altında kırmızı parladığını gördüğümde – başarılı bir gen düzenlemesinin işareti – çok heyecanlandım.
“Bu sonucu paylaşmak için dans ettim ve Profesör Meng Qing’in ofisine koştum. Heyecan beni uyanık tuttuğu için o geceyi net bir şekilde hatırlıyorum.
Genetiği değiştirilmiş örümcek ipeği proteinlerinin ipekböceği bezlerindeki proteinlere düzgün bir şekilde bağlanabilmesi ve liflerin doğru şekilde bükülmesini sağlamak için bilim adamlarının ayrıca bunlarda “lokalizasyon” değişiklikleri yapması gerekiyordu. Grup, değişiklikleri yönlendirmek için ipekböceği ipeğinden bir “temel yapı modeli” oluşturdu.
Mayıs şunları söyledi: “Bu tezde tanıtılan ‘yerelleştirme’ kavramı, önerilen basit yapısal modelle birlikte, önceki araştırmalardan önemli bir ayrılığı temsil ediyor. Büyük ölçekli ticarileşmenin ufukta olduğundan eminiz.”
Dergi referansı:
- Junping Mei, Yizhong Zhou ve diğerleri. Yüksek mukavemetli, ultra sert tam örümcek ipeği elyafı, genetiği değiştirilmiş ipekböceklerinden eğrilir. Tema. Dijital Kimlik: 10.1016/j.matt.2023.08.013
