Bilim insanları, çelikten daha güçlü olmasına rağmen inanılmaz derecede hafif ve esnek olan örümcek ipeğinin olağanüstü özelliklerini uzun zamandır merak ediyor. Louis’deki Washington Üniversitesi McKelvey Mühendislik Okulu’nda enerji, çevre ve kimya mühendisliği profesörü olan Fuzhong Zhang, sentetik örümcek ipeği üretiminde önemli bir atılım gerçekleştirerek sürdürülebilir giysi üretiminde yeni bir dönemine kapı araladı.
Zhang, 2018 yılından bu yana bakteriler kullanarak rekombinant örümcek ipeği mühendisliği çalışmaları yapmaktadır. Mikroorganizmalardan elde edilen ipek ipliklerinin verimini artırırken, artan dayanıklılık ve sağlamlık gibi istenen özelliklerini korumak için çalışmaktadır.
Sentetik ipeğin günlük kullanımda, özellikle moda endüstrisinde yaygın olarak kullanılabilmesi için daha yüksek verimlilik önemli olacaktır. Her yıl yaklaşık 100 milyar giysi ve 92 milyon ton atık üretildiği için, çevresel etkileri önlemek adına yenilenebilir malzemelere büyük talep vardır.
Zhang, mühendislikle üretilmiş midye byssus proteini sayesinde yeni örümcek ipeği birleşim proteinleri olan bi-terminal Mfp birleştirilmiş ipekler (btMIpekler) yaratmıştır. btMIpeklerin mikrobiyal üretimi, rekombinant ipek proteinlerine göre sekiz kat daha yüksek verimlilik sağlamaktadır ve btMIpek lifleri, hafif olmalarına rağmen önemli ölçüde artmış dayanıklılık ve sağlamlığa sahiptir. Bu, geleneksel tekstillere daha çevre dostu bir alternatif sağlayarak giysi üretiminde devrim yaratabilir. Bulgular 14 Nisan’da Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Zhang, “Doğal örümcek ipeğinin olağanüstü mekanik özellikleri, çok büyük ve repetitif protein sekansından kaynaklanıyor” dedi. “Ancak, hızlı büyüyen bakterilerden çok sayıda repetitif protein üretmelerini istemek son derece zordur.
“Bu sorunu çözmek için farklı bir stratejiye ihtiyacımız vardı” dedi. “Moleküler etkileşimi teşvik etmek için ipek parçalarına genetik olarak kaynaştırılabilen düzensiz proteinler aramaya başladık, böylece büyük repetitif proteinler kullanmadan güçlü lifler yapılabilir. Ve aslında onları tam burada, midye byssus proteinleri üzerinde yaptığımız çalışmalarda bulduk.”
Midyeler bu özel proteinleri bir şeylere yapışmak için ayaklarına salgılarlar. Zhang ve çalışma arkadaşları bakterileri bu proteinleri üretecek şekilde tasarladı ve biyomedikal uygulamalar için yapıştırıcı olarak geliştirdi. Görünüşe göre midye ayağı proteinleri de yapışkandır, bu da birbirlerine iyi yapışmalarını sağlar. Zhang, sentetik ipek protein sekanslarının uçlarına midye byssus protein parçaları yerleştirerek, rekombinant örümcek ipeğinden en az iki kat daha güçlü, daha az repetitif, hafif bir malzeme yarattı.
Zhang’ın malzemesinin verimleri, geçmiş çalışmalarla karşılaştırıldığında sekiz kat arttı ve bir litre bakteri kültüründen 8 gram lif malzeme elde edildi. Bu çıktı, gerçek ürünlerde kullanım için test edilmek üzere yeterli miktarda kumaşa denk gelmektedir.
Zhang, “Sentetik biyolojinin güzelliği, keşfetmek için çok fazla alanımız olmasıdır” dedi. “Çeşitli doğal proteinlerden sekans kesip yapıştırabilir ve bu tasarımları laboratuvarda yeni özellikler ve fonksiyonlar için test edebiliriz. Bu, sentetik biyoloji malzemelerini geleneksel petrol bazlı malzemelerden çok daha esnek hale getirir.” şeklinde ifade etti.
Gelecek çalışmalarında, Zhang ve ekibi sentetik ipek liflerinin ayarlanabilir özelliklerini, her bir uzmanlaşmış pazarın tam ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde genişletecekler.
Zhang, “Sentetik ipeğimiz mühendislik ürünü bakteriler kullanılarak ucuz hammaddeden üretildiği için, naylon ve poliester gibi petrol türevi fiber malzemelerin yerine yenilenebilir ve biyodegrede olabilecek bir alternatif sunuyor” dedi. [1]Synthetic biology meets fashion in engineered silk
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Synthetic biology meets fashion in engineered silk |
|---|
