Не волнуйтесь, эту мышцу можно создать, не нанося вреда ни одному животному.
Исследователи из инженерной школы Маккелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи разработал метод синтетической химии для полимеризации белков внутри искусственно созданных микробов.
Это позволило микробам производить высокомолекулярный мышечный белок тайтин, который затем превращался в волокна.
Их исследование было опубликовано в понедельник, 30 августа, в журнале Nature Communications.
Также: «Его производство может быть дешевым и масштабируемым. Это может сделать возможным множество применений, о которых люди раньше думали, но с использованием натуральных мышечных волокон », – сказал Фучжун Чжан, профессор Департамента энергетики, окружающей среды и химической инженерии.
Теперь эти приложения могут быть реализованы без необходимости использования реальных тканей животных.
Синтетический мышечный белок, производимый в лаборатории Чжана, – это тайтин, один из трех основных белковых компонентов мышечной ткани. Критичным для его механических свойств является большой размер молекул тайтина. «Это самый крупный из известных белков в природе», – сказал Кэмерон Сарджент, аспирант Отделения биологических и биомедицинских наук и первый автор статьи вместе с Кристофером Боуэном, недавним аспирантом Департамента энергетики, окружающей среды и химии. Инженерное дело.
По словам Чжана, мышечные волокна вызывают интерес уже давно. Исследователи пытались разработать материалы со свойствами, аналогичными свойствам мышц, для различных применений, например, в мягкой робототехнике. «Мы задались вопросом:« Почему бы нам просто не сделать синтетические мышцы??’" он сказал. "Но мы не собираемся собирать их у животных, мы будем использовать для этого микробы."
Чтобы обойти некоторые из проблем, которые обычно мешают бактериям продуцировать большие белки, исследовательская группа разработала бактерии, которые соединяют меньшие сегменты белка в полимеры сверхвысокой молекулярной массы размером около двух мегадальтонов – примерно в 50 раз больше среднего размера. бактериальный белок. Затем они использовали процесс мокрого прядения, чтобы преобразовать белки в волокна диаметром около десяти микрон, что составляет одну десятую толщины человеческого волоса.
Работая с коллегами Янг Шин Джун, профессор кафедры энергетики, окружающей среды и химической инженерии, и Синан Кетен, профессор кафедры машиностроения Северо-Западного университета, группа затем проанализировала структуру этих волокон, чтобы определить молекулярные механизмы, которые позволяют их уникальное сочетание исключительной прочности, прочности и демпфирующей способности или способности рассеивать механическую энергию в виде тепла.
Помимо модной одежды или защитной брони (опять же, волокна жестче, чем материал, используемый в пуленепробиваемых жилетах), Сарджент отметил, что этот материал также имеет множество потенциальных биомедицинских применений. Поскольку он почти идентичен белкам, содержащимся в мышечной ткани, этот синтетический материал предположительно является биосовместимым и поэтому может быть отличным материалом для швов, тканевой инженерии и т. Д.
Исследовательская группа Чжана не намерена останавливаться на синтетических мышечных волокнах.
В будущем, вероятно, будет больше уникальных материалов, которые станут возможными благодаря их стратегии микробного синтеза. Боуэн, Кэмерон и Чжан подали заявку на патент на основе исследования.
«Прелесть системы в том, что это действительно платформа, которую можно применять где угодно», – сказал Сарджент. «Мы можем брать белки из разных природных контекстов, затем помещать их на эту платформу для полимеризации и создавать более крупные и длинные белки для различных материалов с большей экологичностью."