למרות תכונות מכניות ביוכימי הבולטים של משי עכביש, חומר זה לא ניתן לקצור בכמויות גדולות באמצעים קונבנציונליים. כאן אנו מתארים אסטרטגיה יעילה לטוות קורי עכביש מלאכותיים סיבי, שהוא תהליך חשוב עבור החוקרים הלומדים ייצור עכביש המשי ואת השימוש בהם הדור הבא של biomaterials.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
במאמר זה
סיכום
תקציר
כחברה מתקדמת ומשאבים להיות נדיר, הוא הופך חשוב יותר ויותר לטפח טכנולוגיות חדשות הקרובות מהנדס הדור biomaterials עם תכונות ביצועים גבוהים. פיתוח של חומרים אלה מבניים חדשים חייבת להיות מהירה, יעילה וחסכונית, הכרוכה שיטות עיבוד מוצרים ידידותיים לסביבה בת קיימא. עכבישים לטוות רב של סוגי סיבים שונים עם תכונות מכניות שונות, מציע מקור עשיר של הנדסת חומרים הדור הבא של ביומימטיקה כי יריבות חומרים מעשה ידי אדם וטבעי ביותר. מאז אוסף של כמויות גדולות של משי עכביש טבעי אינו מעשי, ייצור משי סינתטי יש את היכולת לספק למדענים גישה אספקה בלתי מוגבלת של נושאים. לכן, אם תהליך ספינינג יכול להיות יעיל שלמות, סיבי עכביש מלאכותיים יש שימוש פוטנציאלי במגוון רחב של יישומים החל שריון הגוף, תפר כירורגיים, חבלים וכבלים, צמיגים, מחרוזות עבור כלי נגינה, וחומרים מרוכבים עבור טכנולוגיות תעופה וחלל. על מנת לקדם את תהליך ייצור משי סינתטי להניב סיבים המציגים שונות נמוכה תכונות החומר שלהם לטוות ספין, פיתחנו פרוטוקול רטוב ספינינג המשלבת ביטוי חלבונים רקומביננטיים עכביש המשי של טיהור, חיידקים וריכוז החלבונים , ואחריו שחול סיבים טיפול מכני שלאחר ספין. זהו ייצוג חזותי 1 החושף תהליך צעד אחר צעד להסתובב ולנתח סיבי משי מלאכותי בקנה מידה מעבדתי. הוא גם מספק פרטים כדי למזער הכנסת השונות בין סיבים שנטוו בין סמים ספינינג אותו. באופן קולקטיבי, שיטות אלה יניע את התהליך של ייצור המשי המלאכותי, המוביל סיבים באיכות גבוהה יותר כי יעלה משי עכביש טבעי.
מבוא
קורי עכביש בעל תכונות מכאניות יוצאות דופן, כי את מבצעת חומרים מעשה ידי אדם, ובהם פלדה גבוהה מתיחה, Kevlar ניילון. 1 עכבישים לטוות לפחות 6-7 סוגי סיבים שונים המציגים תכונות מכניות שונות, כל אחת מעוצבת עם כמויות משתנות של עוצמה הרחבה מתיחה כדי לבצע משימות ביולוגיים ספציפיים. 2 מדענים מחקר הם במהירות רודף את השימוש של משי עכביש כמו biomaterials הדור הבא בגלל תכונות מכאניות יוצאות דופן שלהם, biocompatibility שלהם, והטבע רעיל ירוק החומר שלהם. 3,4 בגלל קניבלית ו הטבע ארסית של Arachnids, קציר משי עכביש באמצעות חקלאות היא לא אסטרטגיה מעשית על מנת לעמוד בדרישות הנחוצות לייצור בקנה מידה תעשייתי. לכן, מדענ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
מבט גרפי: ביומימטיקה תהליך ספינינג
ביומימטיקה של מסלול הייצור הטבעי קורי עכביש. בדרך לייצור משי סינתטי תמונה זו מראה בלוטת ampullate מ עגול זהב ויבר, Nephila clavipes, וכן את הרכיבים ששימשו לייצור משי טבעי (טקסט לבן). באזור הזנב מסנתז כמויות גדולות של חלבונים משי מועברים ampulla, אזור אחסון סמים ספינינג. זה סמים מרוכזת הנמתח דרך צינור מסתובב שם פתרון חווה חילופי יונים והתייבשות לפני שיחול סיבים. תהליכי biomimetic ה....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
סיבים סינתטיים הסתחרר מן המתודולוגיה זה הם מכנית על אותו סדר גודל לעומת סיבים טבעיים. על ידי הפחתת כמות טעויות אנוש על ידי mechanizing עקיפה ומסובב הודעה תהליכים לצייר, וריאציה ניסיוני בין דגימות נשלטים יותר פחותה בהרבה.
המתודולוגיה שלנו מציעה את הפוטנציאל לחקור את תכונות מכניות של סיבים אחרים כי הם הסתחררו מן החלבונים המקודדים רקומביננטי מן cDNAs של בני משפחה אחרים הגן עכביש. פוטנציאלית, זה יכול לקבוע את התפקיד .......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין ניגוד עניינים הצהיר.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי NSF רוי מענקים MCB-0950372 ו DMR-1105310 תחת הכותרת "אפיון מולקולרית של שחור עכביש משי אלמנות התנהגות מכנית של משי עכביש דבק", בהתאמה.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מגיב / ציוד | חברה | מספר קטלוגי | תגובות |
| pBAD / Topo הביטוי ThioFusion Kit | Invitrogen | K370-01 | |
| תא FastBreak מגיב תמוגה, 10x | Promega | V857C | |
| Ni-agarose נ.ת. ע | Qiagen | 30210 | כולל הוראות עבור מאגרים |
| ProteoSilver כסף הכתם Kit | Sigma-Aldrich | PROTSIL1-1KT | |
| FreeZone Lyophilizer | Labconco | 7960041 | FreeZone 12Plus |
| Hexafluoroisopropanol (HFIP) | Sigma-Aldrich | 52512 | |
| מזרק | המילטון | 7657-01 | 250 μL |
| מחט | המילטון | 7780-01 | מד 26s, בלאנט מחט נשלף סוף |
| מזרק משאבה | הרווארד Apparatus | 702208 | 11Plus |
| Digital Caliper | קררה | CP5906 | 0-150 מ"מ טווח |
| נירוסטה מלקחיים | Precision של מכשירים בעולם | 501764 | מיני דומון # M5S |
| מנוע | טבע מיל | 7090529 | 12VDC, 2 סיבובים לדקה מהירות |
| ליניארי מפעיל | וורנר החשמל | 01-D024-0050-A06-LP-IP65 | 24VDC, 6 אינץ' טווח |
| לנתח מיקרוסקופ | Leica Microsystems | לייקה MZ16 | |
| Digital microscאופ המצלמה | Leica Microsystems | DFC320 | תוכנה: Leica Application Suite v2.8.1 |
| Vannas מספריים | Precision של מכשירים בעולם | 500260 | |
| Microtensometer | אורורה מדעי | 310C | 5N-Dual Mode מערכת |
מקורות
- Gosline, J. M., Guerette, P. A., Ortlepp, C. S., Savage, K. N. The mechanical design of spider silks: from fibroin sequence to mechanical function. J. Exp. Biol. 202, 3295-3303 (1999).
- Foelix, R. Biology of spiders. , Oxford University Press. New York. (1996).
- Vollrath, F., Knight, D. P.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
תגיות
