Apesar das propriedades mecânicas excelentes e bioquímicos da aranha sedas, este material não pode ser colhido em grandes quantidades por meios convencionais. Aqui nós descrevemos uma estratégia eficiente para produzir fibras de seda de aranha artificial, que é um processo importante para os investigadores que estudam a produção de seda de aranha e sua utilização como a próxima geração de biomateriais.
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Artigo de método
Produção de seda sintética Aranha em escala de laboratório
Neste artigo
Resumo
Resumo
Como a sociedade progride e os recursos se tornam escassos, está se tornando cada vez mais importante para cultivar novas tecnologias que os biomateriais engenheiro de próxima geração com propriedades de alto desempenho. O desenvolvimento destes novos materiais estruturais deve ser rápida, custo-eficiente e envolvem metodologias de processamento e produtos que sejam ecologicamente corretos e sustentáveis. Aranhas giram uma multidão de diferentes tipos de fibra, com diversas propriedades mecânicas, oferecendo uma rica fonte de materiais de engenharia de última geração para biomimicry que rivalizam com os melhores materiais sintéticos e naturais. Como a coleta de grandes quantidades de seda de aranha natural é impraticável, a produção de seda sintética tem a capacidade de fornecer aos cientistas o acesso a um suprimento ilimitado de tópicos. Portanto, se o processo de fiação pode ser simplificado e aperfeiçoado, fibras artificiais de aranha têm o potencial de uso para uma ampla gama de aplicações que vão desde armaduras, sutura cirúrgicas, cordas e cabos, pneus, cordas para instrumentos musicais, e compósitos para a aviação e tecnologia aeroespacial. A fim de avançar o processo de produção de seda e sintéticos para produzir fibras que exibem variação baixa em suas propriedades materiais de rotação para girar, foi desenvolvido um protocolo de extrusão húmida que integra a expressão de proteínas recombinantes de seda de aranha em bactérias, purificação e concentração das proteínas , seguido por extrusão de fibras e um pós-tratamento de spin-mecânico. Esta é a primeira representação visual que revela um processo de passo-a-passo para girar e analisar fibras de seda artificial numa escala de laboratório. Ele também fornece detalhes para minimizar a introdução de variabilidade entre as fibras fiadas a partir da mesma droga de fiação. Coletivamente, estes métodos irá impulsionar o processo de produção de seda artificial, levando a fibras de alta qualidade que superam as sedas naturais de aranhas.
Introdução
A seda da aranha tem extraordinárias propriedades mecânicas que se realiza vários materiais sintéticos, incluindo aço de alta resistência, Kevlar e Nylon. 1 Spiders girar pelo menos 6-7 diferentes tipos de fibras que exibem diversas propriedades mecânicas, cada um projetado com quantidades variadas de resistência à tração e extensibilidade para executar tarefas específicas biológicos. 2 cientistas da pesquisa são rapidamente buscar a utilização de sedas aranha como biomateriais próxima geração devido às suas excelentes propriedades mecânicas, a sua biocompatibilidade, ea sua natureza não-tóxico e verde-de material. 3,4 Devido à caniba....
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Protocolo
Visão Gráfica: Biomimicry do processo de fiação
Biomimicry do natural via de produção de seda de aranha:. Uma rota para a fabricação de seda sintética Esta imagem mostra a glândula ampullate importante da esfera dourada tecelão, clavipes Nephila, e os componentes utilizados para a produção de seda natural (texto branco). A região da cauda sintetiza grandes quantidades de proteínas de seda, que são transportados para a ampola, uma região de armazenamento para a droga de fiação. Esta droga conce....
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Discussão
As fibras sintéticas fiados a partir desta metodologia são mecanicamente sobre a mesma ordem de grandeza em comparação com as fibras naturais. Diminuindo a quantidade de erro humano por mecanização da spooling e processos pós tração de spin, a variação experimental entre as amostras são mais controlada e grandemente reduzida.
A nossa metodologia oferece o potencial para investigar as propriedades mecânicas de outras fibras que são fiados a partir de proteínas recombinantes codificados a part.......
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Divulgações
Não há conflitos de interesse declarados.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pela NSF RUI Grants MCB-0950372 e 1105310 DMR-intitulado "Caracterização Molecular de Silks aranha viúva negra e comportamento mecânico de Spider Silks cola", respectivamente.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Reagente / Equipamento | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
| pBAD / TOPO Kit Expression ThioFusion | Invitrogen | K370-01 | |
| Fastbreak reagente lise celular, 10x | Promega | V857C | |
| Ni-NTA Agarose | Qiagen | 30210 | Inclui instruções para buffers |
| ProteoSilver Kit Prata Stain | Sigma-Aldrich | PROTSIL1-1KT | |
| FreeZone liofilizador | Labconco | 7960041 | FreeZone 12Plus |
| Hexafluoroisopropanol (HFIP) | Sigma-Aldrich | 52512 | |
| Seringa | Hamilton | 7657-01 | 250 uL |
| Agulha | Hamilton | 7780-01 | Medidor de 26s, Blunt ponta de agulha removível |
| Bomba de seringa | Harvard Apparatus | 702208 | 11Plus |
| Digital Caliper | Carrera | CP5906 | 0-150 mm Gama |
| Fórceps em aço inoxidável | Instrumentos de precisão do mundo | 501764 | Mini Dumont # M5S |
| Motor | Moinho Natureza | 7090529 | 12VDC, 2 rpm |
| Atuador Linear | Warner Elétrica | 01-D024-0050-A06-LP-IP65 | 24VDC variando de 6 polegadas |
| Microscópio de dissecção | Leica Microsystems | Leica MZ16 | |
| Digital Microsccâmera ope | Leica Microsystems | DFC320 | Software: Leica Application Suite v2.8.1 |
| Vannas tesoura | Instrumentos de precisão do mundo | 500260 | |
| Microtensometer | Aurora Científico | 310C | 5N Sistema Dual-Mode |
Referências
- 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.
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Reimpressões e permissões
