创建新方法合成蜘蛛丝在高收益率

科学家们长期以来一直吸引了蜘蛛丝的显著特性,比钢还强非常轻量级的,灵活的。教授现在,Fuzhong张能源、环境与化学工程麦凯维圣路易斯华盛顿大学的工程学院,取得了重大突破制造的人造蜘蛛丝,铺平了道路可持续服装生产的新时代。

自工程重组蜘蛛丝2018年利用细菌,张一直在努力增加产量生产的丝线从微生物的同时保持其可取的属性增强的强度和韧性。更高的收益率将至关重要,如果使用人造丝绸在日常应用中,特别是在时尚行业里可再生材料需求要阻止来自生产的环境影响估计有1000亿的衣服,每年9200万吨的废。

的帮助下一个工程贻贝足蛋白质,张创造了新的蜘蛛丝融合蛋白,叫做bi-terminal Mfp融合丝绸(btMSilks)。微生物生产的btMSilks 8倍的收益率高于丝蛋白,重组和btMSilk纤维显著提高强度和韧性轻量级。这可能改变服装制造业通过提供一个更环保的替代传统的纺织品。这项研究结果发表4月14日,2023年自然通讯。

“优秀的力学性能的天然蜘蛛丝来自其非常大的和重复的蛋白质序列,”张说。“然而,这是极具挑战性要求快速增长的细菌产生许多重复的蛋白质。为了解决这个问题,我们需要一个不同的策略。我们去寻找无序蛋白质基因融合丝绸片段可以促进分子相互作用,这样强大的纤维可以不使用大量重复的蛋白质。我们发现他们在工作我们已经在做贻贝足蛋白质。”

贻贝分泌这些专门蛋白质脚上坚持的事情。张先生和他的合作者工程菌生产它们和他们工程师粘合剂为生物医学应用。事实证明,贻贝足蛋白质也有凝聚力,使他们彼此坚持,。把贻贝足蛋白碎片在他合成丝蛋白序列的末端,张少创建了一个重复,轻质材料的至少两次重组蜘蛛丝一样强烈。

张的材料增加8倍的收益率与以往的研究相比,达到8克的纤维材料从1升的细菌培养。这个输出构成足够的织物测试用于实际产品。

“合成生物学的美妙之处在于,我们有很多的空间去探索,”张说。“我们可以剪切和粘贴从各种天然蛋白质序列和测试这些设计在实验室的新特性和功能。这使得合成生物学材料比传统石油材料更广。”

在未来工作中,张先生和他的团队将会扩大他们的可调特性合成丝纤维,以满足每个专业市场的具体需求。

“因为我们合成丝是用廉价的原料利用改造的细菌,它提出了一种可再生和生物可降解的替代原料的纤维像尼龙和聚酯材料,”张说。

参考:李江,江泽民B, Chang X, Yu H,汉族Y,张f . Bi-terminal融合intrinsically-disordered贻贝足蛋白片段增加机械强度对蛋白质纤维。Nat Commun。2023;14 (1):2127。doi:10.1038 / s41467 - 023 - 37563 - 0

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