Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах. Генетики выяснили, из чего состоит секрет паутины пауков Caerostris darwini, считающейся самой прочной. «Искусственная паутина», которую вырабатывают модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы, обладает высокими заживляющими свойствами. Исследователи исходили из предположения, что паутина, вырабатываемая железами пауков на основе белков и воды, неизбежно будет получать нанотрубки и графен от организма хозяина.
Ученые из университета ИТМО выяснили, что паутина может залечивать раны
«Искусственная паутина», которую вырабатывают модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы, обладает высокими заживляющими свойствами. Стоит отметить, что большинство паутин строится под покровом ночи, чтобы паутина быстрей переходила из жидкого в твёрдое состояние. из нее маленькие тарзаны плетут страховочные нити, которые защищают от падения при прыжках. Исследователи разработали ионную паутину, которая может захватывать объекты в 68 раз тяжелее собственной массы и самоочищаться. «Искусственная паутина», которую вырабатывают модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы, обладает высокими заживляющими свойствами.
Как паутина может собирать воду
| Паутина пауков | Из чего состоит паутина и какими свойствами она обладает? |
| Как пауки делают паутину | В спидроине наблюдается высокое содержание остатков аланина и глицина, эти аминокислотные остатки являются причиной исключительной механической прочности волокон паутины. |
| Биологи определили молекулярную структуру паутины | Человек легко проходит сквозь паутину лишь потому, что каждая нить имеет толщину всего в три тысячных доли миллиметра в диаметре. |
| Создана искусственная паучья железа: Наука: Наука и техника: | Из чего сделана паутина? Паутина пауков представляет собой белок, обогащённый глицином, аланином и серином. |
| Ученые из университета ИТМО выяснили, что паутина может залечивать раны | Человек легко проходит сквозь паутину лишь потому, что каждая нить имеет толщину всего в три тысячных доли миллиметра в диаметре. |
Из чего сделана паутина?
Паутину для пряжи собирают из тенет нефил или разматывают их яйцевые коконы. Как паук делает паутину. Плетение паутины пауком. Нить паутины имеет внутреннее ядро из белка, называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных нановолокон. Предполагалось, что белки «ждут» процесса создания паутины в виде «строительных блоков» — сферических мицелл наноразмера. Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов.
Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. Один из самых крепких материалов в природе – паутина, и ученые уже давно с переменным успехом пытаются воспроизвести ее свойства в лабораторных условиях. Ранее (август 2017-го года) ученым Италии и Великобритании удалось модифицировать паутину, сделав её намного сильнее. Пауки плетут паутину, в которую попадают насекомые и которым выбраться из нее практически невозможно.
Материал прочнее паутины
Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия» Создан при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. Все права защищены.
Поделиться Репостнуть Твитнуть В петербургском университете ИТМО создали новый флуоресцентный материал для медицинских швов, позволяющий в режиме реального времени отследить заражение ран патогенами. Нити состоят из паутинного шелка — каркаса — и углеродных точек — наполнителя. Отследить очаг заражения очень сложно, так как он скрыт под кожей. Образцы паутинного шелка без наноточек слева и с ними справа.
Реклама «Большинство других материалов либо очень прочные, при этом хрупкие, либо у них большая ударная вязкость, но при этом маленькая прочность на разрыв. В паутине сочетаются оба этих свойства. И аналогов этому материалу нет в природе. Если сравнивать с искусственными полимерами, то есть кевлар, из которого делают бронежилеты.
В итоге организмы развивались на паутине только при содержании азота. В итоге специалисты пришли к выводу, что содержащийся в паутине азот делает её неудобной пищей для бактерий. Именно поэтому паутина имеет не антибактериальные свойства, а бактериостатические.
Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
| Создана искусственная паучья железа: Наука: Наука и техника: | Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. |
| Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал | Ранее (август 2017-го года) ученым Италии и Великобритании удалось модифицировать паутину, сделав её намного сильнее. |
| Наука в вопросах и ответах. Из чего сделана паутина? (Владимир Малов, 2020) | Известно, что паутина прочнее и легче, чем сталь, однако ученые из Института Микроструктурной Физики Макса Планка в Германии еще больше усилили ее. |
| Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы | Исследователи исходили из предположения, что паутина, вырабатываемая железами пауков на основе белков и воды, неизбежно будет получать нанотрубки и графен от организма хозяина. |
Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой
В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали. Оно находится сверху. Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой. Паук заполняет его воздухом, принося с поверхности с волосками брюшка. Между прочим, вовсе не все пауки плетут паутину.
Секрет прочности оказался в специфической конформации домена белка Об удивительных свойствах паутины известно давно, но узнать секрет ее прочности ученые не могли. Проблема в том, что нить получается из растворимых белков, которые очень быстро кристаллизуются в твердую форму. Японские специалисты преодолели эту трудность. Они сформировали растворимые протеины, используя генетически модифицированные бактерии пауков Nephila clavipes. Этот подход позволил изучить структуру растворимых белков.
Превращение происходит опять же в водном растворе то есть белки не обезвоживаются , при обычной температуре и при том довольно быстро. Что же заставляет растворённые паутинные белки превращаться в твёрдую и гибкую нить? Спидроины — белки довольно крупные, состоящие в среднем из 3 500 аминокислот, большей частью организованных в повторяющиеся последовательности. Наиболее важными для создания паутинной нити являются аминокислоты на концах полипептидной цепи, и у разных пауков концевые последовательности спидроинов сходны между собой. Образуя нить, молекулы белков меняют пространственную структуру. Происходит это под влиянием градиента рН в паутинных железах пауков: в одном их конце кислотность выше, чем в другом, и в какой-то точке перепад рН заставляет спидроины приобретать особо прочную укладку. Детали процесса попытались выяснить Марлен Андерссон Marlene Andersson и её коллеги из Института сельскохозяйственных наук в Упсале и Каролинского института. Одновременно удалось выяснить, что в паутинном аппарате по мере приближения к выходу растёт концентрация бикарбонат-ионов остатков угольной кислоты и количество СО2.
Идея исходит от многих созданий, которые обладают способностью прясть паутину, жала и когти которых усилены и укреплены металлами. Например, мандибула муравья-листореза и саранчи содержит цинк, а некоторые морские черви имеют медь в протеиновой матрице, которая составляет их челюсти. Галле, Германия, направляли лучи ионизированных соединений металла на шёлковые нити паука-кругопряда Araneus diatematus с помощью технологии атомно-слоевой эпитаксии ALD. Каждое шёлковое волокно покрывалось тонким слоем оксида металла, некоторые ионы металла проникали сквозь волокно.
Исследование показало, почему паутина не гниет
Ранее (август 2017-го года) ученым Италии и Великобритании удалось модифицировать паутину, сделав её намного сильнее. Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям. Знаете ли вы, какие гены отвечают за свойства паутины и как их можно использовать для производства сверхпрочных материалов? Круглая паутина средних размеров имеет более тысячи точечных соединений, а для её изготовления требуется более двадцати метров паутинного шёлка, что делает конструкцию не только очень легкой, но и невероятно прочной.
Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов
Для того чтобы самому передвигаться по своей паутине, паук делает и сухие нити, которые тянутся от центра наружу, а между ними находятся нити ловчие. В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину. Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах. Основной материал паутины — это два вида белков: более прочный спидроин I и более упругий спидроин II.
Исследование показало, почему паутина не гниет
Также, технологию легко масштабировать для практического использования. Кроме того, это самый прочный биоматериал, полученный на сегодня. Созданные здесь бионические наноцеллюлозные волокна в восемь раз более прочные, чем натуральные шелковые паутины пауков-драглайнов. А это «золотой стандарт» прочности для биоматериалов. Удельная прочность нашего материала превосходит удельную прочность металлов, сплавов, керамики и стекловолокна. Даниэль Седерберг, соавтор исследования. Команда измерила жесткость растяжения материала, что составила 86 гигапаскалей, а его предел прочности на разрыв составляет 1,57 гигапаскаля.
Каждое шёлковое волокно покрывалось тонким слоем оксида металла, некоторые ионы металла проникали сквозь волокно. Учёные пробовали цинк, алюминий и соединения титана, каждый из которых улучшил механические свойства шёлка. Кроме того, волокна стали более эластичными, повысилась их тягучесть. Чтобы разорвать нить, теперь необходимо было предпринять в десять раз больше усилий в случае с титаном, в девять раз — с алюминием и в пять раз — с цинком.
Идея такого подхода была также позаимствована у природы: как известно, насекомые и некоторые другие организмы в составе прочных тканей ротового аппарата и когтей имеют существенные включения металлов, таких как цинк, марганец и медь. Обработка волокон по классической методике ALD с образованием оксидов металлов на поверхности не привела к существенному упрочнению материала. Тогда, несколько изменив методику, ученым удалось добиться проникновения ионов металлов внутрь волокна, а также встраивания металла в его белковую структуру. Такой паучий шелк стал в 10 раз более прочным, и существенно эластичнее исходного природного материала. Точный механизм полученного эффекта ученым еще не известен.
Поэтому ученым пришлось модифицировать гены шелка, введя амилоидные цепочки с высокой склонностью к образованию бета-нанокристаллов. Они создали другие полимерные амилоидные белки из хорошо изученных амилоидных цепочек. Полученные белки имели меньше повторяющихся последовательностей аминокислот, чем у паутины, то есть бактериям было проще их создавать. В итоге получался гибридный амилоидный белок с 128 повторяющимися единицами. Это меньше, чем 192 в предыдущей разработке ученых, но наличие бета-нанокристаллов с лихвой компенсирует этот недостаток высокой прочностью. Показатель предела прочности на разрыв составляет около 1 ГПа, а средняя ударная вязкость — 161 мегаджоуль на м3.