Dirancang Secara Artifisial Serat ini Lebih Keras dari Kevlar

Sutra laba-laba dikatakan sebagai salah satu bahan terkuat dan terberat di Bumi. Sekarang para insinyur di Universitas Washington di St. Louis telah merancang protein hibrida sutra amiloid dan memproduksinya dalam bakteri yang direkayasa. Serat yang dihasilkan lebih kuat dan lebih keras daripada beberapa sutra laba-laba alami.

Melansir laman Slashgear, Insinyur di Universitas Washington di St. Louis telah merancang protein hibrida sutra amiloid baru dan menghasilkan protein pada bakteri yang direkayasa. Serat yang dihasilkan dari bahan tersebut lebih kuat dan lebih keras dari pada sutera laba-laba alami. Sutra laba-laba dikenal sebagai salah satu bahan terkuat dan terberat di Bumi. Sutra buatan disebut serat "polimetrik amiloid".

"Ini menunjukkan bahwa kita dapat merekayasa biologi untuk menghasilkan bahan yang mengalahkan bahan terbaik di alam," kata Fuzhong Zhang , seorang profesor di Departemen Energi, Lingkungan & Teknik Kimia di Sekolah Teknik McKelvey.

Serat diproduksi oleh bakteri yang direkayasa secara genetik di laboratorium Profesor Fuzhong Zhang. Zhang telah bekerja dengan sutra laba-laba di masa lalu, dan pada tahun 2018 laboratoriumnya merekayasa bakteri yang menghasilkan sutra laba-laba rekombinan dengan kinerja yang mirip dengan rekan alami dalam semua sifat mekanik yang penting. Zhang mengatakan bahwa dia bertanya-tanya apakah tim dapat menciptakan sesuatu yang lebih baik daripada sutra laba-laba menggunakan platform teknologi sintetis yang mereka kembangkan.

Tim harus mengatasi satu tantangan signifikan yang terkait dengan serat sutra laba-laba rekombinan tanpa memperkenalkan modifikasi signifikan untuk menciptakan -nanocrystals, yang merupakan komponen utama sutra laba-laba alami, dan memberi bahan itu kekuatannya. Untuk mengatasi tantangan itu, tim menciptakan protein amiloid polimetrik yang berbeda menggunakan tiga urutan amiloid yang dipelajari dengan baik.

Protein yang dihasilkan dari proses tersebut memiliki urutan asam amino yang lebih sedikit daripada sutra laba-laba sehingga lebih mudah bagi bakteri untuk diproduksi. Pada akhirnya, proses tersebut menghasilkan protein amiloid polimetri hibrida dengan 128 unit berulang. Semakin panjang protein, semakin kuat dan keras serat yang dihasilkan.

Untuk mengatasi masalah ini, tim mendesain ulang urutan sutra dengan memperkenalkan urutan amiloid yang memiliki kecenderungan tinggi untuk membentuk -nanocrystals. Mereka menciptakan protein amiloid polimer yang berbeda menggunakan tiga sekuens amiloid yang dipelajari dengan baik sebagai perwakilan.

Protein yang dihasilkan memiliki urutan asam amino yang lebih sedikit daripada sutra laba-laba, membuatnya lebih mudah diproduksi oleh bakteri yang direkayasa. Pada akhirnya, bakteri menghasilkan protein amiloid polimer hibrid dengan 128 unit berulang. Ekspresi rekombinan protein sutra laba-laba dengan unit berulang serupa telah terbukti sulit.

Para peneliti mengatakan menghasilkan serat dengan kekuatan gigapascal lebih tinggi dari baja biasa. Itu juga lebih tinggi dalam ketangguhan dari Kevlar dan semua serat sutra rekombinan sebelumnya. Tim mengatakan bahwa itu baru memulai penelitiannya, dan penemuan mereka menunjukkan bahwa mereka dapat merekayasa biologi untuk menghasilkan bahan yang mampu mengalahkan bahan terbaik yang tersedia di alam.

Protein baru ini dan serat yang dihasilkan bukanlah akhir dari cerita serat sintetis berkinerja tinggi di lab Zhang. Mereka baru saja memulai.

Karya ini hanya mengeksplorasi tiga dari ribuan sekuens amiloid berbeda yang berpotensi meningkatkan sifat sutra laba-laba alami.