Indosseresti vestiti fatti di fibre muscolari? Li usi per allacciarti le scarpe o addirittura per indossarli come cintura? Può sembrare un po' strano, ma se quelle fibre potevano sopportare più energia prima di rompersi rispetto a cotone, seta, nylon o persino Kevlar, allora perché no? Non preoccuparti, questo muscolo potrebbe essere prodotto senza danneggiare un singolo animale. I ricercatori della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis hanno sviluppato un approccio di chimica sintetica per polimerizzare le proteine all'interno dei microbi ingegnerizzati. Ciò ha permesso ai microbi di produrre la proteina muscolare ad alto peso molecolare, la titina, che è stata poi trasformata in fibre. I ricercatori della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis hanno sviluppato un approccio di chimica sintetica per polimerizzare le proteine all'interno dei microbi ingegnerizzati. Ciò ha permesso ai microbi di produrre la proteina muscolare ad alto peso molecolare, la titina, che è stata poi trasformata in fibre. In futuro, tale materiale potrebbe essere utilizzato per l'abbigliamento o anche per l'equipaggiamento protettivo. Credito immagine: Fuzhong Zhang Lab La loro ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications. Inoltre: “La sua produzione può essere economica e scalabile. Potrebbe consentire molte applicazioni a cui le persone avevano pensato in precedenza, ma con fibre muscolari naturali”, ha affermato Fuzhong Zhang, professore presso il Dipartimento di ingegneria energetica, ambientale e chimica. Ora, queste applicazioni possono giungere a buon fine senza la necessità di veri tessuti animali. La proteina muscolare sintetica prodotta nel laboratorio di Zhang è la titina, uno dei tre principali componenti proteici del tessuto muscolare. Fondamentale per le sue proprietà meccaniche è la grande dimensione molecolare della titina. “È la più grande proteina conosciuta in natura”, ha affermato Cameron Sargent, studente di dottorato presso la Divisione di scienze biologiche e biomediche e primo autore dell'articolo insieme a Christopher Bowen, un neolaureato al dottorato di ricerca presso il Dipartimento di energia, ambiente e chimica Ingegneria. Le fibre muscolari sono state oggetto di interesse per molto tempo, ha detto Zhang. I ricercatori hanno cercato di progettare materiali con proprietà simili ai muscoli per varie applicazioni, come nella robotica morbida. “Ci siamo chiesti, 'Perché non produciamo direttamente muscoli sintetici?'”, ha detto. “Ma non li raccoglieremo dagli animali: useremo i microbi per farlo”. Per aggirare alcuni dei problemi che in genere impediscono ai batteri di produrre proteine di grandi dimensioni, il team di ricerca ha ingegnerizzato i batteri per mettere insieme segmenti più piccoli della proteina in polimeri ad altissimo peso molecolare di circa due megadalton, circa 50 volte la dimensione di un batterio medio. proteina. Hanno quindi utilizzato un processo di filatura a umido per convertire le proteine in fibre di circa 10 micron di diametro, o un decimo dello spessore di un capello umano. Lavorando con i collaboratoriYoung Shin Jun, professore presso il Dipartimento di ingegneria energetica, ambientale e chimica, e Sinan Keten, professore presso il Dipartimento di ingegneria meccanica della Northwestern University, il gruppo ha quindi analizzato la struttura di queste fibre per identificare i meccanismi molecolari che consentono la loro combinazione unica di eccezionale tenacità, resistenza e capacità di smorzamento, o la capacità di dissipare l'energia meccanica sotto forma di calore. A parte abiti eleganti o armature protettive (di nuovo, le fibre sono più resistenti del Kevlar, il materiale utilizzato nei giubbotti antiproiettile), Sargent ha sottolineato che questo materiale ha anche molte potenziali applicazioni biomediche. Poiché è quasi identico alle proteine presenti nel tessuto muscolare, questo materiale sintetico è presumibilmente biocompatibile e potrebbe quindi essere un ottimo materiale per suture, ingegneria tissutale e così via. Il team di ricerca di Zhang non intende fermarsi alla fibra muscolare sintetica. Il futuro probabilmente ospiterà materiali più esclusivi abilitati dalla loro strategia di sintesi microbica. Lavorando con Bowen, Sargent e Zhan, WashU ha depositato una domanda di brevetto basata sulla ricerca. “La bellezza del sistema è che è davvero una piattaforma che può essere applicata ovunque”, ha affermato Sargent. “Possiamo prendere proteine da diversi contesti naturali, quindi inserirle in questa piattaforma per la polimerizzazione e creare proteine più grandi e più lunghe per varie applicazioni di materiali con una maggiore sostenibilità”. Fonte: Washington University di St. Louis

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