Το τεχνητό μετάξι (Artificial spider silk) είναι ένα υλικό που για πολλές δεκαετίες βρισκόταν στο μικροσκόπιο των επιστημονικών εργαστηρίων, χωρίς να έχει γίνει καμία αξιοσημείωτη πρόοδος. Έπειτα από μεγάλο διάστημα φημολογίας και αυστηρής κριτικής, η ιδέα τελεσφόρησε εξαιτίας των ερευνών της ιαπωνικής Spiber Inc που ισχυρίζεται, ότι το τεχνητό μετάξι είναι 340 φορές πιο ισχυρό από το ατσάλι και αναμένεται να γίνει το πιο αξιόπιστο δομικό υλικό της επόμενης γενιάς. Προς ώρας, παρά τις δοκιμές που έχουν γίνει, το υλικό είναι επιρρεπές στις καιρικές συνθήκες, γεγονός που το καθιστά σε πειραματικό στάδιο. Καθώς το ενδιαφέρον είναι έντονο, μία ομάδα από το MIT Media Lab, ανακάλυψε τρόπο να ελέγχει πλήθος από μεταξοσκώληκες, αναγκάζοντας το να φτιάχνει προκαθορισμένες δομές. Με άλλα λόγια, κατόρθωσαν να εφεύρουν μία μορφή εκτύπωσης, χρησιμοποιώντας φυσικό μετάξι. 

Επιπλέον, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις ισχυρίζονται ότι δημιούργησαν μια τεχνητή έκδοση που μπορεί να ξεπεράσει κάποια φυσικά μετάξια αράχνης. Η ερευνητική ομάδα το 2018 ανέπτυξε ένα συνθετικό μετάξι αράχνης που ήταν περίπου στο ίδιο επίπεδο με το πραγματικό, όσον αφορά την αντοχή σε εφελκυσμό, την εκτασιμότητα και την σκληρότητα. Για να γίνει αυτό, σύνδεσαν γονίδια που παράγουν μετάξι σε βακτήρια και τα βελτίωσαν έτσι ώστε οι πρωτεΐνες στο μετάξι να συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν ένα ισχυρότερο, πιο σκληρό υλικό. 
Για τη νέα μελέτη, η ομάδα βασίστηκε στην προηγούμενη εργασία όχι μόνο για να προσομοιώζει με το φυσικό μετάξι αράχνης αλλά και για να το ξεπεράσει. Το βασικό συστατικό είναι οι beta-νανοκρύσταλλοι, οι οποίοι ενισχύουν την αντοχή του υλικού, αλλά είναι δύσκολο να αναπαραχθούν συνθετικά. «Οι αράχνες έχουν καταλάβει πώς να περιστρέφουν τις ίνες με μια επιθυμητή ποσότητα νανοκρυστάλλων», λέει ο Fuzhong Zhang, επικεφαλής ερευνητής στη μελέτη. «Αλλά όταν οι άνθρωποι χρησιμοποιούν διαδικασίες τεχνητής κλώσης, η ποσότητα νανοκρυστάλλων σε μια συνθετική ίνα μεταξιού είναι συχνά μικρότερη από την αντίστοιχη φυσική της».
Γι΄αυτό το λόγο οι ερευνητές ασχολήθηκαν με τις πρωτεϊνικές ρυθμίσεις στο μετάξι, καθώς πρόσθεσαν νέες αλληλουχίες αμυλοειδούς που τείνουν να παράγουν περισσότερους beta-νανοκρυστάλλους, ενώ χρησιμοποιούν επίσης λιγότερες επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες αμινοξέων, γεγονός που διευκολύνει τα βακτήρια να τους παράγουν. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν μια υβριδική πολυμερική πρωτεΐνη αμυλοειδούς που περιείχε 128 επαναλαμβανόμενες μονάδες. Αυτό είναι λιγότερο από τα 192 στην προηγούμενη δουλειά της ομάδας, αλλά οι beta-νανοκρύσταλλοι υπεραντισταθμίζουν την απώλεια δύναμης που μπορεί να φέρει. Σε δοκιμές, το νέο συνθετικό μετάξι έδειξε μέση τελική αντοχή εφελκυσμού περίπου 1 Gigapascal (GPa) και μέση σκληρότητα περίπου 161 Megajoules ανά m3. 
Αυτός ο συνδυασμός υπερτερεί των περισσότερων συνθετικών μεταξιών, καθώς και ορισμένων φυσικών μεταξωτών, συμπεριλαμβανομένων των μεταξωτών συρματόσχοινων των περίτεχνων περιστρεφόμενων ιστών, όπως η χρυσή μεταξωτή αράχνη και η αράχνη κήπου με ταινίες. Και η ομάδα λέει ότι υπάρχουν ακόμα πολλά περιθώρια βελτίωσης. Δούλεψαν μόνο με τρεις αλληλουχίες αμυλοειδούς, που σημαίνει ότι καλύτερες ιδιότητες θα μπορούσαν να κρύβονται ανάμεσα στις χιλιάδες άλλες που περιμένουν να εξερευνηθούν.

Πηγή: https://newatlas.com/materials/synthetic-spider-silk-stronger-tougher/
https://architectmag.gr/materiality-design/kainotoma-ylika-pou-tha-allaxoun-to-arch-2/
Photo by Pixabay