Ağaç lifleri ve örümcek ağının kombinasyonu plastiğe rakip olacak

Örümcek ağı, sentetik olarak da üretilebilen doğal bir proteindir. İyi yetenekleri ve çok yönlü olanakları var. Fotoğraf: Eeva Suorlahti

Bu eşsiz malzeme, yüksek tokluk ile birlikte yüksek mukavemet ve sertlik sağlayarak günümüzün sentetik ve doğal malzemelerinin çoğundan daha iyi performans gösteriyor.

Mukavemet ve genişletilebilirliği aynı anda elde etmek, şu ana kadar malzeme mühendisliğinde çok zor oldu: artan güç, genişletilebilirliği kaybetmek demek oluyordu, yani tersi anlamına geliyordu. Aalto Üniversitesi ve VTT araştırmacıları doğadan ilham alarak bu zorluğun üstesinden gelmeyi başardılar.

Yeni biyo-temelli malzeme

Araştırmacılar, ahşap selüloz liflerini ve örümcek ağ ipliklerinde bulunan ipek proteinini birbirine yapıştırarak gerçekten yeni bir biyo-temelli malzeme yarattılar. Sonuç, gelecekte biyo-bazlı kompozitlerin bir parçası olarak ve tıbbi uygulamalarda, cerrahi liflerde, tekstil endüstrisinde ve ambalajda plastik için olası bir alternatif olarak gelecekte kullanılabilecek çok sağlam ve esnek bir malzeme olmuştur.

Profesör görüşü

Aalto Üniversitesi’nden Profesör Markus Linder’e göre doğa, bu araştırmada kullanılan sağlam ve kolayca elde edilebilir selüloz ve sert ve esnek ipek gibi yeni malzemeler geliştirmek için harika malzemeler sunuyor. Her iki malzemenin avantajı plastikten farklı olarak biyolojik olarak parçalanabilir olmaları ve mikro plastiklerin yaptığı gibi doğaya zarar vermemeleridir.

“Araştırmacılarımız, yalnızca doğal özellikleri yeniden üretebilmeliler” diyor, araştırmaya da öncülük eden Linder.

Nasıl oldu?

“Huş ağacı küspesi kullandık, selüloz nanofibrilleri parçaladık ve sert bir yapı iskelesine hizaladık. Aynı zamanda, selülozik ağa yumuşak ve enerji harcayan bir örümcek ipek yapışkan matrisi ile sızdık” diyor VTT’den Araştırma Bilimcisi Pezhman Mohammadi.

İpek, ipekböceği gibi hayvanlar tarafından salgılanan ve aynı zamanda örümcek ağı ipliklerinde bulunan doğal bir proteindir. Ancak, Aalto Üniversitesi araştırmacıları tarafından kullanılan örümcek ağı ipeği, aslında örümcek ağlarından alınmamakta, bunun yerine sentetik DNA’lı bakteri kullanan araştırmacılar tarafından üretilmektedir.

“DNA’nın yapısını bildiğimiz için, onu kopyalayabilir ve bunu örümcek ağ ipliklerinde bulunanlara kimyasal olarak benzeyen ipek protein moleküllerini üretmek için kullanabiliriz. DNA içindeki tüm bu bilgilere sahiptir.”

“Çalışmamız protein mühendisliği için yeni ve çok yönlü olanakları göstermektedir. Gelecekte, biraz farklı yapı taşlarıyla benzer kompozitler üretebilir ve diğer uygulamalar için farklı özellikler elde edebiliriz. Şu anda implant, darbe dayanımı ve diğer ürünler gibi yeni kompozit malzemeler üretmeye çalışıyoruz..” Pezhman

Araştırma projesi Biyosentetik Hibrit Malzemelerin Moleküler Mühendisliği (HYBER) Merkezindeki çalışmaların bir parçasıdır.

Araştırma 13 Eylül’de Science Advances’te yayınlanmıştır. Makale bağlantısı (Science Advances)