2009. aastal avastati Madagaskari küllasest loodusest ämblikulaadsete suguseltsi pärl: ämblik Caerostris darwini, kes punub maailma suurimaid ning tugevamaid võrke. Ühe võrgu pindala võib olla 2 m2 ning ühe niidi tugevus seitse korda vingem (350 MJ/m3) kui proprotsionaalsel kevlarniidil. Ämblikuvõrke on tugevuse tõttu varemgi kiidetud ning nende niitide kasutamist kuulivestides ja isikukaitsevahendites kaalutud, ent nimetatud putukad ei ole oma kalli bioloogilise sekreedi loovutamisele kuigi altid.
Caerostris darwini, kelle võrgu ankurniidid on kuni 25 m pikad. Ise on ta vaid 2 cm suur.
Keemiatehnika tudengid Robert Jones, Thomas Khoury ja Richard Salvucci pühendasid C. darwini matkesiidi tööstuslikuks tootmiseks mõeldud lahustekompekti arendamisele terve semestri. Ameerika Northeastern Ülikooli noorte töörühm võitis New England Bioengineering konverentsil esikoha. Rinda pisteti sadade Ameerika esindusülikoolide kaastudengitega.
Töösse andis oma panuse ka Tufts Ülikooli professor ning ämblikvõrgu-ekspert David Kaplan. Projekti eesmärk oli modelleerida bakterid, mis toodaksid C. darwini siidile keemilise ning struktuurse ekvivalendi. Möödunud siidiohjamise püüded on kaasanud üle maailma majapidamise varjupoole kuninga Escherichia coli bakteri, ent seni on väiksest organismist kätte saadud vaid proportsionaalselt väikseid koguseid.
„Siidi geenjärjestus on pikk ning suuresti korduv. Huvirakkudel on sestap valgu taasloomisega raskusi,“ ütles Jones, kes keskendus põhiliselt projekti bioloogilistele tahkudele. Töörühm otsustas sestap modelleerida geneetiliselt muundatud E. coli, mis suudaks ämblikuniidi perioodilist struktuuri hõlpsamini replitseerida.
Valgutootmisvõime mahu ning efektiivsuse parendamiseks viidi hüpoteetilisse E. coli genoomi sisse mutatsioone. Ent kolibakteri toodetud valk ei matki ämblike ilusaid võrke täieliselt. Salvucci kujundas seks puhuks spetsiaalse kedra, mis kogus bakteri tehtud valgujätked niidiks.
Töörühm valmistas niidid mikro-hüdromehaanika meetoditega (microfluidics). Saadud niidi olid kõigest 40 mikromeetri paksused. „Meie meetodid matkivad tegelikku ämbliku võrgutootmisprotsessi,“ ütles Salvucci.
Uhke nimega Exo-Spinner niidikoguja kätkeb kümmet 15000 mikro-hüdromehaanilise seadmega komplekti. Korrutustehe näitab, et Exo-Spinner suudab korraga koguda kuni 150000 bakterniiti. Töörühma hinnangul võib nii päevas koguda kuni 100 kg ämblikuniidi-sarnast toodangut, millest saaks valmistada 50 kuulivesti.
Khoury, kelle kõrgemaks sihiks on ärimaailm, keskendus projekti finantsplaanile. Tudengi turuanalüüsist selgus, et uutmoodi kuulivestide nõudlus on ligikaudu 1,5 miljardit tükki aastas. Ühtlasi usub Khoury, et tema töörühm suudaks esimese hooga vallutada globaalse kuulivestituru protsendiosa. Valk-kuulivest oleks konkurentsivatest oluliselt kallim, ent samas kergem, mugavam ja paindlikuma kasutusalaga.
Töörühm usub, et ämblikuvõrgu kasutusele võtmine päädiks tekstiilitööstuse revolutsiooniga, võimaldades toota uudseid materjale alates turvavöödest, lõpetades laevapurjedega. „Piiriks on kujutlusvõime,“ lisas Khoury.
Leave a Reply