Микробы создают синтетические мышцы, которые прочнее кевлара

Новые синтетические волокна прочнее натуральных мышц и при этом обладают биосовместимостью.

Люди отлично умеют создавать искусственные материалы для любых целей, но частенько выясняется, что за последние миллионы лет природа уже придумала куда более изящное решение насущного вопроса. Мышцы являются одним из примеров — искусственные мышцы, сделанные из таких материалов, как полимеры, резина и углеродное волокно, доказали свою прочность, но создавать их сложно, дорого, и они часто уступают своим натуральным аналогам.

«Мы задавались вопросом: "Почему бы нам просто не создать синтетические мышцы?» — рассказал Фучжун Чжан, ведущий автор исследования. «Но мы не собираемся брать их у животных, а вместо этого задействуем микробов».

Натуральные мышцы состоят из трех основных белков, и команда сосредоточила внимание на одном из них — тайтине, который действует как пружина, придавая мышцам эластичность. Проблема в том, что тайтин на самом деле является крупнейшим из известных белков, поэтому его сложно собрать в искусственной среде.

Чтобы обойти это обстоятельство, исследователи создали бактерии, которые могут формировать более крупные белки из небольших сегментов. Созданный таким образом тайтин может быть преобразован в волокна шириной 10 микрометров с использованием технологии мокрого прядения.

Конечным результатом являются жесткие и прочные, но все же гибкие волокна, способные рассеивать механическую энергию в виде тепла. Это может сделать его полезным материалом для защитного снаряжения, такого как бронежилеты — на самом деле, исследователи утверждают, что в этом отношении он даже жестче, чем кевлар. А поскольку он состоит из того же белка, что и натуральные мышечные волокна, новый материал должен быть биосовместимым, что делает его пригодным для наложения швов и других применений в организме.

«Его производство может быть дешевым и масштабируемым», — говорит Чжан. «Наш материал можно применять там, где раньше подходящими считались лишь натуральные волокна».

В будущей работе команда хочет попробовать задействовать бактерии, собирающие белок, в создании других типов полимеров.