Çin’den bilim insanları, ipek böceklerine örümceklerden aldıkları ağ genleriyle modifiye ederek, Kevlardan 6 kat daha dayanıklı fiberler ürettirmeyi başardı. 20 Eylül’de Matter dergisinde yayınlanan makalede, bu çalışmayla ilk kez ipek böceklerine tam boyda örümcek ağı ürettirmeyi başardılar.
Bu teknoloji sayesinde daha çevreci bir şekilde sentetik fiber geliştirilebilir. Kevlar,karbon fiber gibi özel malzemelerin üretimi için özel koşullar ve yüksek enerji gerekiyor.
Çin’in Donghua Üniversitesi Biyoloji Bilimi ve Tıp Mühendisliği Fakültesi’nden araştırmacı olan baş yazar Junpeng Mi, “İpekböceği ipeği şu anda köklü yetiştirme teknikleriyle büyük ölçekte ticarileştirilen tek hayvansal ipek fiberidir. Sonuç olarak, örümcek ipeği fiberi üretmek için genetiği değiştirilmiş ipekböceklerinin kullanılması, düşük maliyetli olduğundan, büyük ölçekli ticarileşmeyi mümkün kılıyor,” diyor.
Bilim insanları, genellikle fosil yakıtlardan üretilen sentetik fiberlerin yapımında ortaya çıkan zararlı mikroplastikler nedeniyle, örümcek ağı ipliklerini alternatif bir dokuma ürünü olarak görüyor. Fakat üretilen yapay örümcek ipekleri nem ve güneş ışığına karşı korumalı olan bir kaplamaya sahip değil.
İşte genetik olarak değiştirilen ipek böcekleri doğal olarak kendi fiberlerini koruyucu bir tabaka ürettiklerinden, örümcek iplikçiklerini kaplıyor.
İpekböceklerinin kozalarını inşa ettiği lifler binlerce yıldır yetiştiriliyor, ancak bol miktarda olmasına rağmen kırılgan olduğu biliniyor. Bu arada örümcekler imrenilecek derecede sert ve güçlü ipek üretiyorlar , fakat yamyam doğalarından ötürü bir arada yaşayamadıklarından üretimi oldukça zor
İpekböceğini benzersiz örümcek duyularına sahip hale getirmek için Mi ve meslektaşları, Doğu Asya’da bulunan küre ağ ören bir örümcek olan Araneus ventricosus’tan elde edilen küçük bir ipek proteinine odaklandılar . CRISPR-Cas9 genetik düzenleme aracı kullanılarak, MiSp proteinini ipekböceğinin birincil ipek proteinini kodlayan genin yerine yerleştirerek, DNA’sını değiştirdi.
Bilim insanları aynı zamanda ipek böceğinin DNA’sındaki genin, hayvanın doğal ipek üretiminin başka herhangi bir yönüne müdahale etmeden başarıyla etkinleştirilmesiyle lokalizasyon yaptılar.
Mi, “Bu tezde tanıtılan bu ‘lokalizasyon kavramı, önerilen minimal yapısal modelle birlikte önceki araştırmalardan önemli bir ayrılığı temsil ediyor. Gelecekte büyük ölçekli ticarileşme potansiyeli olduğuna inanıyoruz,” diyor.
Ortaya çıkan fiberler, yüksek gerilme mukavemeti (1.299 MPa) ve dayanıklılığı (319 MJ/m3) bir araya getirerek araştırmacıların beklentilerini aştı. Bununla da bitmiyor, lifler beklenenden çok daha esnekti; MiSp proteini çok güçlü fakat esnek olmayan ipek üretmesiyle tanınır.
Mi, “Örümcek ipeği acil keşfedilmesi gereken stratejik bir kaynak olarak duruyor. Bu çalışmada üretilen elyafların olağanüstü yüksek mekanik performansı, bu alanda büyük umut vaat ediyor. Bu tür elyaf, yıllık 300 milyonu aşan küresel talebi karşılayan cerrahi dikiş iplikleri olarak kullanılabilir.”
Yeni fiberler, askeriyeye yönelik akıllı malzemeler, havacılık teknolojisi, biyomedikal mühendisliği ve askeri kıyafetler gibi alanlarda çığır açabilir. Üretilen ipek fiberi, kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan Kevlar malzemesinden altı kat daha dayanıklı. Yani daha güçlü kurşun geçirmek yelekler yapılabilir.
Araştırmacılar şimdi doğal ve mühendislik ürünü amino asitlerden örümcek ipeği lifleri üreten genetiği değiştirilmiş ipekböcekleri geliştirmeyi planlıyor.
Mi, “Yüzden fazla tasarlanmış amino asidin kullanıma sunulması, tasarlanmış örümcek ipeği lifleri için sınırsız bir potansiyel barındırdığını bildiriyor.”
