Wissenschaftler suchen nach Hightech-Fasern zu spinnen
Die unbeantworteten Fragen hinter einer Spinne listigen Fähigkeit zu drehen
Seide, die härter als jede synthetische Material ist, deren Nutzung behindert haben
in der alles von medizinischen Werkzeugen zur nächsten Generation Elektronik. Jetzt
Wissenschaftler glauben, haben sie die Werkzeuge, um diese Geheimnisse – Eröffnung
die Tür zu besseren Gehirn-Implantate, neue Drug-Delivery Systeme und
abbaubar und flexible Elektronik.
Seide – die Faser gesponnen von Raupen und Spinnen
-hat eine Menge zu bieten. Es ist stärker als alle synthetischen Materialien,
rivalisierenden auch kugelsichere Kevlar. Es ist auch flexibel, langlebig und
biologisch abbaubar, und extrem hohe Temperaturen standhalten können. Bis
vor kurzem, ist jedoch viel von der Seide relativ geblieben
ungenutzte.
Zwei große Herausforderungen entgegenstehen synthetische Seide zu schaffen
Rivalen, die durch Insekten, sagte David Kaplan, einem biomedizinischen Ingenieur bei
Tufts University in Massachusetts.
Die erste Herausforderung, Kaplan sagte, ist es, herauszufinden, wie umgekehrt
Ingenieur der Spinnenseide, im Wesentlichen die Uhr zurückzudrehen eine
früheren Schritt in diesem Prozess wird die Seide nur eine Suppe von Chemikalien.
Die zweite Herausforderung ist, herauszufinden, wie man genug von der Seide.
"Davon aus, dass diese Fortschritte im Umgang mit Seide in allen möglichen sehen wir weiterhin
Materialien wirst du müssen Wege finden, um mehr zu produzieren
Seidenraupe Seide sowie Spinnenseide. Und zumindest nach heutigen
Technologie, sagte wir nicht, "Kaplan, der Co-Autor eines neuen ist
Papier über den Zustand des Feldes Seide-Herstellung zu überprüfen.
Hi-Tech-Seide
Forscher stellen Seide wird verwendet, um eine Vielzahl von
Produkte, einschließlich implantierbaren Elektroden, medizinische Fäden, Bänder
und Knochen Gewebe Reparaturen und flexible elektronische Displays.
Implantierbare Elektroden würde Seide die Fähigkeit zu nutzen
beeinträchtigen Sie den Körper als auch ihre Flexibilität, so dass es zu entsprechen
um die Rillen und Kurven des menschlichen
Gewebe. Elektroden, die auf einem seidenen Substrat gedruckt wurden eingesetzt
überwachen Sie und zeichnen Sie einer Katze Gehirnfunktion auf. Einmal platziert auf das Gehirn, eine
kleine Menge Salz Lösung wird verwendet, um Seide zu lösen.
Seide hat auch einzigartige optische Eigenschaften, die in ausgenutzt werden könnte
biologisch abbaubar
und flexible elektronische Displays. Ein Beispiel hierfür wäre ein
Farbwechsel-Hologramm auf Seide Substrat beschichtet.
Die Bänder und Knochen Gewebe-Anwendungen nutzen
Seide einzigartige Zähigkeit.
Biomimetik
Um die Seide in diese verschiedenen Anwendungen und Produkte zu verwandeln,
Wissenschaftler haben die Seidenraupe gesponnene Fasern in einer Lösung von aufzulösen
Eiweiß und Wasser.
Eine Menge Arbeit läuft in diesem Bereich fanden die Forscher. Und
während der heutigen umformatierte Seide "gut genug" für einige Anwendungen ist
Es ist noch nicht geeignet für die Herstellung der nächsten Generation-Materialien, die können
Rivalen Sie Kevlar.
"Wenn Sie wollten, dass rekonstituierte Material und neu machen die
Native Faser daraus, Sie die gleichen Eigenschaften bekommen,"sagte Kaplan
TechNewsDaily. "Wir haben also noch einen weiten Weg in Bezug auf Verständnis
einige Feinheiten, die beteiligt sind in der Lage sein, dies zu erreichen
Ziel."
Anreise, ist jedoch "nur eine Frage der weiteren material
Wissenschaft und engineering-Aufwand,"sagte Kaplan. "Das ist nur eine Frage der
Zeit und Einsicht."
Scale up
Wenn Wissenschaft leistet in der Nähe zur Natur Seide, und weitere Produkte verlassen
darauf können nicht die Seidenraupen mithalten. "Bei der Rendite-Problem
Da mehr und mehr von diesen Technologien zu entwickeln, denke ich, dass wir zu gehen
Weitere Quellen für Seide brauchen", sagte Kaplan.
Gentechnisch veränderte Pflanzen und Tiere werden wahrscheinlich die
andere Quellen, sagte er. Aber dazu, einige der Geheimnisse der
Insekt-Spinnverfahren muss besser verstanden werden.
Das Bakterium kann E. Coli bis zur Aufgabe des Buttern
aus Seide. "Wir und andere haben schauten auf der Verbesserung der Erträge
rekombinante Seiden in E. Coli , aber die meisten dieser Studien sind nicht
mit Full-length native Seide; Sie sind in der Regel mit abgeschnitten oder
kürzere Versionen von Seide,"sagte Kaplan. "So dass Sie einige der fehlt die
wesentliche Bereiche oder Teile der Seide, die müssen es sein."
Je länger die Moleküle bekommen die Dinge komplizierter. Für
beispielsweise haben Wissenschaftler noch zu entwirren, wie Raupen und Spinnen halten
solche hohen Konzentrationen des Proteins in ihre Drüsen ohne diese lange
Moleküle verklumpen.
Während es scheint eine Menge von Faktoren in der Art der Pflanzen
und Tiere, die tun können, was die Seidenraupe tut, nur auf eine größere
Skala, läuft in der Regel auf Wasser, Kaplan sagte. Der Schlüssel wird sein
verstehen, wie man loswerden, das Wasser aus dem Wasser-protein
Lösung schnell unter Beibehaltung der Seide ist bemerkenswert
Eigenschaften.
Entsperren diese Mysterien zu genetisch modifiziert Arten
Das kann Seide machen, im großen Maßstab ist noch mindestens ein Jahrzehnt entfernt,
Kaplan sagte.
Kaplan und sein Kollege Fiorenzo Omenetto, Professor an der Tufts,
Ihre Überprüfung der Seide veröffentlicht in den 30 Juli-Ausgabe der Zeitschrift Science.
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