Пересборка сделала нить тутовых шелкопрядов прочнее в полтора раза

Если натуральную нить тутового шелкопряда «разобрать» на микроскопические волокна, а затем «собрать» заново, полученная нить будет в полтора раза прочнее, чем исходная, выяснили ученые из Массачусетского технологического института и Университета Тафтса. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Шелковая нить, создаваемая пауками и тутовыми шелкопрядами, привлекает ученых своей прочностью и необычными свойствами. Например, известно, что из-за наматывания на капли клейкой жидкости, паучья нить сохраняет натяжение не только при растяжении, но и при сжатии. Поскольку в природе этот материал образуется только в виде нити, разработаны методы ее «разбора» на более мелкие составные части, и сборки в другие формы, например, пленки.

Ученые доработали этот относительно простой способ, позволяющий перерабатывать нить тутового шелкопряда Bombyx mori и смогли таким образом сделать ее прочнее. Для этого они частично растворили ее в гексафтор-2-пропаноле, в результате чего она распалась на отдельные фрагменты длиной в сотни и тысячи микрометров и диаметром 5-10 микрометров. Таким образом они получили вязкую смесь с текстурой, похожей на образуемую шелкопрядами.

Эта смесь течет подобно жидкости, но все же частично сохраняет ориентацию частиц подобно кристаллам. Ученые использовали это свойство для создания искусственных нитей с помощью простого шприца, вытягивая из него нить, из которой затем испарялся растворитель. Они смогли получить нити длиной до нескольких десятков метров. Исследовав полученную нить с помощью инфракрасной спектроскопии с фурье-преобразованием, они выяснили, что больша́я часть нити состоит из β-листов, которые соединяют несколько микроволокон, а ее доля примерно соответствует таковой в натуральной нити. Механические испытания нити показали, что она имеет модуль Юнга 11 ± 4 гигапаскалей, тогда как у натуральной нити шелкопряда B. mori он составляет около 7 гигапаскалей.

В 2015 году ученые выяснили, что в отличие от натурального шелкового фиброина, искусственный фиброин не склонен к самосборке. А в 2017 году химики создали искусственный аналог нити паутины, который на 90 процентов состоит из нановолокон целлюлозы и на 10 процентов из паучьего белка.

Григорий Копиев