Tơ nhân tạo mô phỏng cấu trúc kén trứng côn trùng

Tơ là vật liệu lý tưởng không chỉ trong lĩnh vực thời trang mà còn trong khoa học và kỹ thuật, những sợi tơ được làm ra từ côn trùng có những đặc tính cơ học nổi bật hơn hẳn so với hầu hết các loại tơ nhân tạo. Các nhà nghiên cứu của Đức đã lấy cảm hứng từ cách mà loài lacewing bảo vệ trứng của chúng trong những chiếc kén được làm từ  các sợi tơ với độ đàn hồi cao, để chế tạo thành công kén trứng nhân bạo bằng công nghệ sinh học có chứa protein mô phỏng protein tự nhiên, nghiên cứu này được đăng trên tạp chí Angewandte Chemie.

Lacewing là những côn trùng có màu xanh sáng, cánh trong suốt chúng thường được người nông dân sử dụng để tiêu diệt các côn trùng có hại. Để duy trì nòi giống bảo vệ con cái khỏi các động vật ăn thịt, lacewing đã bảo vệ trứng của chúng trong những chiếc kén được làm từ các sợi tơ rất nhỏ mịn nhưng lại có khả năng đàn hồi cực tốt. Để làm được điều này, lacewing gắn từng giọt chất nhầy từ bụng của chúng lên mặt bên dưới của 1 chiếc lá. Sau đó chúng sẽ đẩy trứng vào trong và kéo xuống phía dưới. Cứ theo cách này, các sợi tơ sẽ chỉ mất vài giây để cứng lại trong không khí – những quả trứng cũng được bảo vệ an toàn bên dưới những chiếc lá. Những sợi tơ mà chúng tạo ra còn nhỏ hơn cả sợi tóc của con người, nhưng chúng lại rất chắc, không hề bị cong hay bị biến dạng bởi sức nặng của quả trứng khi lá cây đung đưa.

Sự bài tiết ra các chất nhầy để làm tơ của lacewing chứa rất nhiều loại protein khác nhau. Một trong những loại protein đó có vùng lõi chứa các chuỗi được lặp đi lặp lại, và có vai trò quyết định tính chất proteins trong tơ.

Thomas Scheibel và Felix Bauer thuộc trường Đại học Bayreuth muốn tạo ra kén trứng có những tính chất tương tự như loài côn trùng lacewing đã tạo ra được. Họ phát triển một loại protein nhân tạo được làm từ 8 khối lặp lại của 48 loại axit có chứa gốc NH2 khác nhau dựa trên sự lặp lại của các chuỗi của protein trong tơ tự nhiên. Các chuỗi sau sẽ là bản copy một cách chính xác của chuỗi gốc. Họ cũng phân tích các đoạn gen mã hóa cho protein nhân tạo và cấy ghép chúng vào trong vi khuẩn để sản xuất protein.

Để tạo ra các ống tơ nhân tạo các nhà nghiên cứu tiến hành nhúng những chiếc kẹp giấy nhỏ vào trong dung dịch protein, kéo ra từng sợi tơ, gắn đoạn cuối của ống này với một mẩu lá nhôm. Sau khi được làm sấy khô các ống tơ nhân tạo này cũng có độ dai và độ đàn hồi giống như “phiên bản” trong tự nhiên vậy. Họ cũng phát hiện ra răng các ống bọc trứng của lacewing này tốt hơn khi ở độ ẩm cao: chúng có thể kéo căng gấp 6 lần chiều dài ban đầu mà không hề bị đứt, bởi vì thành phần tơ của chúng có một cấu trúc được sắp xếp một cách rất đặc biệt. Các nhà nghiên cứu tự tin rằng họ sẽ tìm ra được bí quyết này và có thể bắt chước chúng.

Trong tương lai loại lụa nhân tạo này hứa hẹn ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như các dụng cụ đựng các tá dược lỏng (túi đựng không khí) đến các ứng dựng trong y tế như các ống thần kinh nhân tạo hay vật mang thuốc.

Nguồn: phys.org

Việt Bắc @MesLab,..( Biên dịch)

Authors

*

Top