iPon Hírek

A pókselyem melódiája

Dátum | 2012. 12. 01.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A pókselyem a legerősebb ismert anyagok közé tartozik, ami a benne található fehérjék különleges, hierarchikus elrendezésének köszönhető. Az anyag textilipari és egyéb területeken történő hasznosításával évszázadok óta próbálkoznak előnyös tulajdonságai miatt, azonban a pókok tenyésztése nem egyszerű és nem is túl kifizetődő vállalkozás, hiszen 450 pók egész évi szálhozama szükséges 1 méter selyemszövet előállításához. Ilyen körülmények között nagy igény van a pókselymet imitáló, mesterséges szövetekre. Az MIT, a Tufts Egyetem és a Bostoni Egyetem kutatói nemrégiben egy újfajta szintetikus változattal álltak elő, és közben nem mellékesen kidolgoztak egy gyökeresen új eljárást az anyag (és általában a szintetikus anyagok) minőségének továbbfejlesztésére is.

Mint kiderült, az anyag szerkezetének tökéletesítéséhez az emberi fül lehet a legfontosabb eszköz. A mérnökökből, matematikusokból és zeneszerzőkből álló kutatócsoport a Nano Today oldalain publikálta tanulmányát.

Ahogy Markus Buehler, a kutatás vezetője elmondta, gyökeresen új oldalról igyekeznek megközelíteni az anyagkutatást és -gyártást. Ezt a legkisebb építőelemek, vagyis a selymet felépítő fehérjék tanulmányozásával kezdték. Míg más tudóscsoportok próba-szerencse alapon próbáltak a proteinekből szálakat felépíteni, Buehler és kollégái szisztematikusan kezdtek neki a probléma megoldásának. Kezdésként számítógépen modellezték a természetes pókselyem különleges fehérjestruktúráját, amely erőt, hajlékonyságot és nyúlékonyságot biztosít az anyagnak.


A kutatócsoport korábbi vizsgálatai során már kiderítette, hogy kétféle fehérjestruktúra váltakozása adja a selyem különleges tulajdonságait: nagyon rendezett, rétegelt proteintömbök és rendezetlenebb, de rendkívül tömör fehérjegombolyagok váltják egymást (ABABAB). Az új szintetikus anyag megalkotásához a szakértők ennek az elrendezésnek egy olyan verzióját próbálták megalkotni, amelyben valamelyik struktúraelem háromszor szerepel egymás után (AAAB vagy BBBA).

A részletes szimulációk ellenére a ténylegesen szintetizált anyagok meglepetést okoztak a kutatóknak. Az egyik változat fehérjestruktúrái ugyan nagyon erősek lettek, de nem kapcsolódtak össze egymással egy szállá, míg a másik verzió gyengébb, de egymással jól kapcsolódó építőelemeket eredményezett. Kiderült tehát, hogy pusztán a fehérjék tulajdonságainak figyelembe vétele nem elég, azt is át kell gondolni, hogy ezek mennyire lesznek képesek nagyobb struktúrákká, hálózatokká összekapcsolódni.

A kutatók azóta a többféle különböző szerkezetvariációt előállítottak, és ezek tesztelése közben kiötlöttek egy módot arra, hogyan lehet könnyen és gyorsan megállapítani, hogy az tervezett anyag hasznos lesz-e, vagy nem is érdemes szintetizálni.


A tervezett struktúra különböző szintjeit a zene hierarchikus összetevőivel feleltették meg, gyakorlatilag zenei művekké alakítva a különféle szerkezeti összeállításokat. Az eredményül kapott dallam alapján egyértelműen eldönthető, hogy érdemes-e az anyaggal tovább foglalkozni: az erős, de szálképzésre alkalmatlan összeállítások zenéje agresszív és szaggatott, míg a szálakat formáló változatok lágyabb, egymásba átfolyó dallamokat produkálnak. Buehler reményei szerint a továbbiakban a módszer finomításával az új anyag pontos jellemzői is kideríthetők lesznek a szerkezet dallamából, illetve a harmonikusnak ítélt zenék révén talán olyan szerkezeti variációk is szóba kerülhetnek, amilyenekre a kutatók nem is gondoltak.

A matematikai-zenei szimuláció révén egészen újfajta eszköz kerülhet az anyagkutatók kezébe. Jelenleg egy új anyagstruktúra megalkotása úgy működik, hogy a szakértők az építőelemeket különféle elrendezésekben egymáshoz illesztve addig próbálkoznak, amíg valami használható eredményt nem kapnak. Az újfajta modellezés révén jelentősen lerövidíthető lehet ez a végső, kísérleti fázis, hiszen csak a legígéretesebb kombinációkat kell kipróbálni. A dolog persze oda is, vissza is működőképes lehet: az anyagokat zenévé formálva többet tudhatunk meg ezek szerkezeti összefüggéseiről, és arról hogy hogyan működnek, a dallamokat szerkezetté alakítva pedig egészen újfajta szintetikus anyagokkal gazdagodhatunk.

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

2. csabi02
2012.12.01. 10:36
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Szefmester
2012.12.01. 17:23
ocsabi: Hangosan felnevettem! Köszönöm.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!