실험실 규모의 합성 거미의 실크 생산

Yang Hsia; Eric Gnesa; Ryan Pacheco; Kristin Kohler; Felicia Jeffery; Craig Vierra

doi:10.3791/4191

이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

실험실 규모의 합성 거미의 실크 생산

27.6K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/4191

⸱

2012년 7월 18일

Yang Hsia¹ , Eric Gnesa¹ , Ryan Pacheco¹ , Kristin Kohler¹ , Felicia Jeffery¹ , Craig Vierra¹

¹Department of Biological Sciences, University of the Pacific

이 논문에서

요약

거미 실크 옷의 뛰어난 기계적 및 생화 학적 특성에도 불구하고,이 재료는 종래의 방법으로 대량 수확 할 수 없습니다. 여기 차세대 biomaterials 같은 거미 실크의 생산과 사용을 공부 수사관을위한 중요한 과정입니다 인공 거미 실크 섬유를 스핀하는 효율적인 전략을 설명합니다.

초록

사회가 진행하고 자원 scarcer되기 때문에, 새로운 기술을 육성하는 것이 점차 중요 해지고 고성능 특성을 가진 엔지니어 차세대 biomaterials니다. 이러한 새로운 구조 재료의 개발 비용 효율, 빠른이어야하며 처리 방법과 환경 친화적이고 지속 가능한 제품을 포함해야합니다. 거미는 biomimicry 그 라이벌 최고의 인조 및 천연 재료를위한 차세대 엔지니어링 재료의 풍부한 소스를 제공하고, 다양한 기계적 특성과 서로 다른 파이버 유형의 수많은 스핀. 자연 거미 실크의 대량의 컬렉션 허무이기 때문에, 합성 실크 생산이 스레드의 무제한 공급에 대한 액세스와 과학자를 제공할 수있는 능력을 가지고 있습니다. 스피닝 프로세스가 간편하고 완벽하게 될 수 있습니다 따라서, 인공 거미 섬유 갑옷에서부터 애플 리케이션의 광범위한, 수술 봉합에 대한 잠재적인 사용을초, 로프 및 케이블, 타이어, 악기를위한 문자열, 그리고 항공 및 우주 항공 기술에 대한 복합 재료. 합성 실크 생산 과정을 진행하고 회전하는 스핀에서 그들의 물질적 속성에서 낮은 편차를 표시할 수 섬유를 양보하기 위해, 우리는 박테리아, 정화 및 단백질의 농도에서 재조합 거미 실크 단백질의 표현을 통합 젖어도 회전하는 프로토콜을 개발 , 섬유 압출 및 기계적 이후 스핀 치료로 따라갔다. 이것은 실험실 규모의 인조 실크 섬유를 돌려서 분석 단계별 프로세스를 보여 최초의 시각적 표현이다. 또한 동일한 회전 마약에서 냈지 섬유 간의 다양성의 도입을 최소화하기 위해 세부 사항을 제공합니다. 이하 이러한 방법은 자연 거미 실크 옷을 능가하는 높은 품질의 섬유로 이어지는, 인조 실크 생산의 공정을 추진합니다.

서론

거미 실크는 고장력 강판, 방탄과 나일론을 포함한 밖으로 몇 가지 인공 물질을 수행 놀라운 기계적 성질을 가지고 있습니다. ¹ 거미들은 다양한 기계적 특성을 표시하는 적어도 6-7 가지 섬유 종류, 인장 강도와 확장성의 다양한 양의 설계된 각 스핀 특정 생물 학적 작업을 ^{수행합니다.이} 연구 과학자들은 급속하게 때문에 식인의 ^3,4. 때문에 그들의 뛰어난 기계적 특성, 그들의 biocompatibility, 그들의 무독성과 녹색 - 재료 자연의 차세대 biomaterials 같은 거미 실크 옷의 사용을 추구하고있다 그의 거미들도 악의에 찬 성격은 농업을 통해 거미 실크 옷을 수확하는 것은 산업 규모의 제조에 필요한 요구 사항을 충족하기위한 실용적인 전략이 아닙니다. 따라서 과학자들은로부터 합성 섬유의 방적 체외에서 결합 유전자 변형 생물체에 재조합 실크 단백질의 생산으로 향했다했습니다SE 정화 단백질이 있습니다. 전체 길이 재조합 거미 실크 단백질의 ^5-8 표현들은 고도로 반복적인 자연과 물리적 길이를 (> 15킬로바이트) 등이 자신의 유전자 시퀀스의 본질적인 속성, GC 풍부한 컨텐츠 주어진 기술적으로 곤란했던과 편견되었습니다 알라닌과 글리신 코돈 사용. 날짜 ^9-11, 대부분....