اكتشف فريق من المهندسين تقنية لإنتاج حرير العنكبوت الاصطناعي بإنتاجية عالية، مع الحفاظ على قوتها وصلابتها، باستخدام بروتينات بلح البحر.
حقق الباحثون طفرة في إنتاج حرير العنكبوت الصناعي، ما قد يتيح تصنيع ملابس أكثر استدامة باستخدام بروتينات بلح البحر المصممة هندسيا لإنشاء حرير مدمج متعدد الوظائف ثنائي الأطراف، فقد حققوا زيادة ثمانية أضعاف في المحصول وحسنوا القوة والمتانة، ما يمهد الطريق لبديل صديق للبيئة للمنسوجات التقليدية.
وبحسب العلماء، لقد أذهلت الخصائص الرائعة لحرير العنكبوت العلماء لفترة طويلة، حيث تتميز بقوة تفوق الفولاذ لكنها تظل خفيفة الوزن ومرنة.
وأحرز فوزونغ تشانغ، أستاذ الطاقة والبيئة والهندسة الكيميائية، في جامعة واشنطن في كلية سانت لويس ماكيلفي للهندسة، تقدما كبيرا في صناعة حرير العنكبوت، وفتح الأبواب لعصر جديد من إنتاج الملابس المستدامة.
وبحسب المجلة العلمية “nature”، منذ أن صُمم حرير العنكبوت المؤتلف في عام 2018 باستخدام البكتيريا، ركز تشانغ على تعزيز إنتاج خيوط الحرير من الميكروبات، مع الحفاظ على سماته المرغوبة، مثل زيادة القوة والمتانة.
ستكون العوائد المرتفعة أمرًا بالغ الأهمية إذا تم استخدام الحرير الصناعي في التطبيقات اليومية، لا سيما في صناعة الأزياء، حيث هناك طلب كبير على المواد المتجددة للحد من الآثار البيئية التي تأتي من إنتاج ما يقدر بنحو 100 مليار قطعة ملابس و92 مليون طن من النفايات كل عام.
وابتكر تشانغ، بمساعدة بروتين قدم بلح البحر المصمم هندسيا، بروتينات اندماج حرير العنكبوت الجديدة، تسمى الحرير متعدد الوظائف ثنائي الأطراف “btMSilk”.
إنتاج الميكروبي من “btMSilk” لديه ثمانية أضعاف عوائد أعلى من بروتينات الحرير المؤتلف، وألياف الحرير “btMSilk” تحسنت بشكل كبير على القوة والمتانة من كونها خفيفة الوزن. يمكن أن يحدث هذا ثورة في تصنيع الملابس من خلال توفير بديل أكثر صداقة للبيئة للمنسوجات التقليدية.
وقال تشانغ: “الخصائص الميكانيكية المتميزة لحرير العنكبوت الطبيعي تأتي من تسلسل البروتين الكبير والمتكرر، ومع ذلك، من الصعب للغاية أن تطلب من البكتيريا سريعة النمو إنتاج الكثير من البروتينات المتكررة”.
وأوضح تشانغ: “وجدنا حل هذه المشكلة، لنتمكن من صنع ألياف قوية دون استخدام بروتينات متكررة كبيرة”.
وقال تشانغ: “في العمل المقبل، سنوسع الخصائص القابلة لتعديل ألياف الحرير الاصطناعية لتلبية الاحتياجات الدقيقة لكل سوق متخصص”.
وأفاد تشانغ: “نظرًا لأن حريرنا الصناعي مصنوع من مواد خام رخيصة باستخدام البكتيريا المهندسة، فإنه يقدم بديلا متجددا وقابلا للتحلل الحيوي لمواد الألياف المشتقة من البترول مثل النايلون والبوليستر”.
المصدر وكالات
