Sợi cơ tổng hợp mới có độ bền cao hơn sợi Kevlar, với sợi cơ này sẽ mang đến tiềm năng ứng dụng trong quần áo bảo hộ và các lĩnh vực y sinh. Các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật McKelvey thuộc Đại học Washington ở St. Lewis đã phát triển một phương pháp hóa học tổng hợp để trùng hợp protein bên trong vi khuẩn đã biến đổi, cho phép vi khuẩn tạo ra một loại protein cơ cao phân tử, titin, có thể kéo thành sợi. Họ đã công bố nghiên cứu vào ngày 30 tháng 8 trên tạp chí Nature Communications. Theo Fuzhong Zhang, giáo sư tại Khoa Năng lượng, Môi trường và Kỹ thuật Hóa học, sản phẩm cuối cùng có giá thành rẻ và có thể mở rộng.
Mục Lục
Tìm hiểu sợi cơ tổng hợp
Theo Fuzhong Zhang, giáo sư Khoa năng lượng, môi trường và kỹ thuật hóa học, thành phẩm có giá thành rẻ và có thể mở rộng quy mô. Nó có nhiều ứng dụng mà trước đây chỉ có thể dùng sợi cơ tự nhiên. Hiện nay, những ứng dụng đó có thể trở thành hiện thực mà không cần dùng mô động vật. Protein cơ nhân tạo mà phòng thí nghiệm của Zhang sản xuất là titin, một trong ba thành phần protein quan trọng của mô cơ.
Kích thước phân tử lớn của titin đóng vai trò quan trọng đối với đặc tính cơ học của nó. Đây là protein lớn nhất được biết tới trong tự nhiên, theo Cameron Sargent, nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Khoa Sinh học và Y sinh, đồng tác giả nghiên cứu. Trong suốt thời gian dài, giới nghiên cứu tìm cách thiết kế vật liệu với đặc điểm tương tự cơ bắp với nhiều ứng dụng đa dạng như robot mềm.
Nhằm khắc phục một số vấn đề ngăn vi khuẩn sản sinh protein lớn, nhóm nghiên cứu chỉnh sửa vi khuẩn để ghép những đoạn protein nhỏ thành polymer cao phân tử nặng cỡ 2 MDa (megadalton, dalton là đơn vị khối lượng nguyên tử, bằng một phần mười hai khối lượng của nguyên tử carbon 12). Gấp khoảng 50 lần kích cỡ một protein vi khuẩn trung bình. Sau đó, họ sử dụng quá trình kéo sợi ướt để biến đổi protein thành sợi có đường kính khoảng 10 micron, hay 1/10 độ dày sợi tóc người.
Có thể dùng làm quần áo bảo hộ hoặc áo chống đạn
Cộng tác với Young Shin Jun, giáo sư ở Khoa Năng lượng, Môi trường & Kỹ thuật hóa học và Sinan Keten; giáo sư ở Khoa Kỹ thuật cơ học tại Đại học Northwestern, nhóm nghiên cứu phân tích cấu trúc sợi. Để xác định cơ chế phân tử tạo ra sự kết hợp độc đáo giữa độ bền; chắc và khả năng giảm chấn để phân tán năng lượng cơ học dưới dạng nhiệt.
Loại sợi mới thậm chí còn bền hơn Kevlar, vật liệu sử dụng phổ biến cho áo chống đạn. Ngoài sử dụng làm quần áo bảo hộ hoặc áo chống đạn, Sargent cho biết vật liệu này cũng có nhiều ứng dụng y sinh tiềm năng. Do gần giống hệt protein trong mô cơ, vật liệu nhân tạo mới có sự tương tích sinh học. Do đó có thể là lựa chọn tuyệt vời để khâu phẫu thuật và chỉnh sửa mô.
Mỹ thử nghiệm áo chống đạn từ Dragon Silk bền hơn thép
Theo Popular Mechanics, quân đội Mỹ sử dụng áo giáp Kevlar trong nhiều thập kỷ. Nhưng một công nghệ mới có thể tạo ra loại áo giáp với nhiều ưu điểm vượt trội hơn. Kraig Biocraft, công ty công nghệ sinh học có trụ sở tại Michigan, Mỹ; biến đổi gene những con tằm để sản xuất vật liệu giống tơ nhện. Ngày 12/7, công ty ký kết hợp đồng với quân đội Mỹ nhằm phát triển loại tơ gọi là Dragon Silk (Tơ rồng) phục vụ chế tạo áo chống đạn.
Tơ nhện là một trong những loại sợi tự nhiên bền chắc nhất. Nhưng rất khó sản xuất chúng với số lượng lớn. Nhện sống theo lãnh thổ và ăn thịt đồng loại. Do đó, con người không thể tạo ra trang trại nuôi nhện mang lại hiệu quả kinh tế. Để xử lý vấn đề này, Kraig Biocraft chèn các gene sản xuất tơ nhện vào những con tằm. Kết quả thu được là một loại tơ hỗn hợp bền như tơ nhện và dễ dàng sản xuất như tơ tằm.
“Tơ rồng chịu được sức căng lớn và có tính đàn hồi rất cao. Khiến nó trở thành một trong những loại sợi bền nhất con người từng biết đến. Đây là vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác nhau”; Jon Rice, giám đốc điều hành của công ty Kraig Biocraft, cho biết.
Trên đây là những thông tin về công nghệ mà trang idbxs.com muốn chia sẻ đến với bạn.