Maksa Planka Mikrostruktūru fizikas institūta speciālistiem izdevās
padarīt šķiedras stiprākas, savienojot metālu molekulas ar proteīnu
struktūrām. Tas padara "dziju" līdzīgu metāla stieplei.
Nejaušs atradums
Atklājums, kā nereti zinātnē gadās, nāca nejauši. No Korejas uz Vāciju studēt atbraukušais, nu jau absolvents Seungs Mo Lī pētīja, kā rūpniecībā varētu noderēt bioloģisku materiālu apklāšana ar citu vielu atomiem. Viņa mērķis bija apstrādāt šos materiālus no ārpuses. Kādu dienu jaunieša uzmanības centrā nonāca zirnekļa tīkls. Viņš to uzlika uz papīra pamatnes un ielika jonizētus metāla starus raidošā ierīcē. Kad eksperiments bija galā, Seungs Mo Lī izņēma gluži jaunu materiālu. Viņš varēja turēt šķiedru divās pincetēs un tā nepārtrūka.Students nodemonstrēja eksperimentu savam darba vadītājam M.Knecam. Pieredzējušais ķīmiķis neticēja acīm. Viņš bija gaidījis, ka "apšaudīšanas" procesā 70 grādu karstumā šķiedra izjuks, taču tā nenotika. Metāla atomi tika izkaisīti pa šķiedru kā rozīnes kliņģerī un savienojās ar proteīniem. Rezultātā Araneus diadematus sugas zirnekļa austo pavedienu bija pārklājusi metāla oksīdu kārtiņa un daļa jonu iesūcās pašā šķiedrā.
"Tā bieži gadās," laikrakstam The Washington Post stāstīja M.Knecs, "jūs cenšaties sasniegt kādu īpašu mērķi, bet atrodat kaut ko citu. Nereti tā ir visfascinējošākā zinātnes daļa."
Iedvesmoja daba
Turpmākajos eksperimentos zinātnieki izmēģināja dažādas molekulu kombinācijas, kas pamatā sastāvēja no trim metāliem — cinka, alumīnija un titāna. Katrā eksperimentā tīkla šķiedras ieguva kādu specifisku īpašību. "Izmantojot visus trīs metālus, šķiedras varēja noturēt 3—4 reizes lielāku svaru," žurnālam New Scientist stāstīja M.Knecs. Viņš piebilda, ka materiāls kļuvis ne tikai cietāks, bet arī elastīgāks un kopumā stiprākās versijas pārraušanai jāpieliek desmitkārt vairāk enerģijas nekā parasta zirnekļa tīkla izpostīšanai. Kā jau var noprast, visizturīgākās ir ar titāna joniem "apšaudītās" šķiedras. Vājākais ir cinks, kas padara tīklu tikai piecreiz stiprāku.Abi zinātnieki uzskata, ka metāli reaģē ar zirnekļa saražoto šķiedru proteīna struktūru, bagātinot to un izveidojot spēcīgu kovalento saiti starp aminoskābju polimēriem šķiedrā. Parasti tos satur kopā krietni vājākā ūdeņraža saite.
Dabā proteīnu stiprināšana nav nekas neparasts. Ar metāliem bagātināti audi dzīvniekiem un kukaiņiem ir žoklī, dzeloņos un nagos. Piemēram, lapgraužiem žokļa apakšējā daļa ir dabīgi piesātināta ar cinku, bet dažu paveidu jūras tārpiem proteīnu maisījumā ir varš, no kura veidoti to žokļi.
Noderēs medicīnā
Eksperiments gluži neizraisīs revolūciju zinātnē, taču dos iespēju uzlabot dažādu materiālu kvalitāti. Iespējams, atklājumu varēs izmantot medicīnā, kur no bagātinātajām zirnekļa šķiedrām varētu ražot cīpslas. Iespējams, ar laiku šiem materiāliem tiks atrasts izmantojums arī rūpniecībā. Piemēram, apģērbu un citu tekstilizstrādājumu ražošanā.Liverpūles universitātes bioinženieris Deivids Viljamss brīdina, ka pirms uzlaboto šķiedru izmantošanas medicīnā vajadzētu kārtīgi pārliecināties, vai tās nav kaitīgas veselībai. Teorētiski pēc metālu piesaistīšanas proteīniem ar kovalento saiti tiem vajadzētu palikt "ieslodzītiem" šķiedrā, taču pastāv iespēja, ka metāli var nonākt organismā. "Tas būtu kritiski jāizvērtē pirms jebkādas klīniskas izmantošanas," ar New Scientist starpniecību piekodina britu speciālists.