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Posted in | Bionanotechnology

調査の結果のヘルプの農産物のよりよい生物風の材料

Published on November 29, 2012 at 7:07 AM

ポンド、絹によってが知られている最も強い材料の 1 つあるくものために打ち砕いて下さい: MIT の Markus Buehler による研究はこの強さが絹の蛋白質のブロックの珍しく階層的な整理から起こることの説明を助けました。

くもの絹の人工的に作り出されたバージョンの 1 つの分子構造のこの図表は強いなった 1 を、十分リンクされたファイバーを形作ることを描写します。 同じ方法の変化を使用してなされた別の構造はそれを有用にさせるのに必要とされた長いファイバーに形作れませんでした。 2 つの構造に基づく音楽作品はどのように異なったか示すのを助けました。 (画像: Markus Buehler)

ここで Buehler は - ボストン大学の房大学のデイヴィッドカプランおよびジョイス Wong とともに - 絹の自然な構造の新しい等価異形暗号を総合し、合成物質のそれ以上の改善ための方法を見つけました。

そして音楽のための耳はそれらの構造改善へ、結果として、キーであるかもしれません。

作業は市民および環境エンジニア、数学者、生物医学的なエンジニアおよび音楽的な作曲家の共同から生じます。 結果は Nano ジャーナルで今日出版されるペーパーで報告されます。

「私達は 「ブロック」から始まって」 Buehler 説明します、 - この場合、絹の構造を形作る蛋白質分子材料を別の形で作ることに近づくことを試みています。 「これをすることは非常に困難です; 蛋白質はです非常に複雑」。

他のグループはトライアル・アンド・エラーのアプローチを使用してそのような蛋白質ベースのファイバーを組み立てることを試みましたと Buehler は言います。 しかしこのチームは自然な絹に強さ、柔軟性および stretchiness の珍しい組合せを与える根本的な構造のコンピュータの模倣にはじまって問題に、組織的に近づきました。

Buehler の前の研究は特定の構造が付いているファイバーが - 非常に、層にされた蛋白質は蛋白質 (ABABAB) の密に詰められた、もつれさせた群生と交互になることを構成します発注される - 絹に例外的な特性を与えるのを助けることを定めました。 新しい材料の総合のこの最初の試行のために、チームは発生した構造のどれが三重項にパターンをの代りに見ることを選択しました (AAAB および BBBA)。

そのような構造を作ることは簡単なタスクではないです。 カプラン、化学および生物医学的なエンジニアの蛋白質のこれらの新しいシーケンスを作り出す修正された絹産出の遺伝子。 それから Wong、 bioengineer および材料の科学者は、紡糸口金と呼出される、くもの絹回転器官をまねた microfluidic 装置を作成しました。

それに入った詳しいコンピュータの模倣の後でさえも、結果は驚きのビットとして来ましたと、 Buehler は言います。 新しい材料の 1 つは非常に強い蛋白質分子を作り出しましたが、 - これらは糸として一緒にスタックしませんでした。 よく付着したおよびよい糸形作られる他の作り出されたより弱い蛋白質分子。 「これは蛋白質分子の特性をだけ考慮することは十分」ではないように私達に教えました彼言います。 「大規模で有力な縁故がるネットワークを形作るためにどのようにについて」。結合してもいいかむしろ、 [1 つはなります] 考えるため

チームは今更に特性を改良し、テストするために材料の複数のより多くの等価異形暗号を作り出しています。 しかしプロセスの 1 つのしわは - 材料が有用であるどれが把握および多分かもしれ、重要な利点を提供する特定の使用のためにより有利であるかもしれない。 その新しく、非常に珍しいしわは音楽です。

絹の構造の異なったレベルは、 Buehler は言いましたり、 - ピッチ、範囲、原動力およびテンポを含む…音楽作品を構成する階層的な要素に類似しています。 チームによっては作曲家房および MIT の postdoc デイヴィッド Spivak、カテゴリ理論と呼出されるフィールドを専門にする数学者の音楽の教授のジョンマクドナルド、ヘルプが入隊しました。 ともに、蛋白質の構造を記述するためにカテゴリ理論から得られた分析的なツールを使用してチームは音楽作品に人工絹の構造の細部を変換する方法を把握しました。

相違はかなり個別でした: 積極的、粗かった音楽に変換される強いしかし無用材料、 Buehler は使用可能なファイバーを形作った 1 つは大いにより柔らかく、流動に鳴るが、言います。

Buehler はこれがどれだけうまく材料の新しい変化が行うかもしれませんか予測する音楽作品を使用してステップを、更に踏むことができることを望みます。 「私達は材料を設計する根本的に新しい方法を捜しています」と彼は言います。

模倣する数学および音楽的なツールによって材料を結合することは、 Buehler は言いましたり、今日勝つトライアル・アンド・エラーのアプローチを取り替える新しい biosynthesized 材料を設計する大いに早道を提供できます。 遺伝的に材料を作り出すために有機体を設計することは長く、骨身を惜しまないプロセスです、彼は言いますが、この作業は 「私達に発見のプロセスを高速化するために実験の結合の新しいアプローチ、基本的なレッスン」、理論およびシミュレーションを教えました。

材料はの下で温和環境的にすることができるこうすればを -、室温の状態作り出しました - ティッシュ工学のための新しいブロックに導くことができますまたは他の使用と、 Buehler 言います: 土木工学の使用の置換器官、皮、血管、また更に新しい材料のための足場。

それは音楽の複雑な構造が実際のところ見つけられる生体材料の根本的で複雑な構造を明らかにすることができたらことであるかもしれませんと Buehler は言います。 「私達の体を構成する蛋白質についての私達に詳細に告げる音楽に根本的な構造表現があるかもしれません。 結局、私達の器官は音楽のこれらのブロックおよび人間の表現から - 頭脳を含んで - 私達がわかっているを」。こと不注意により多くの情報を含むかもしれませんなされます

「だれもこれに叩き」、彼は言いま、彼の学際的なチームの幅とのそれを追加し、 「私達はこれをすることができま - 音楽を使用し、よりよく生物学を理解するのに音楽を使用することによって作りますよりよい生物風の材料を」。

ソース: http://web.mit.edu

Last Update: 29. November 2012 08:32

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