Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Bionanotechnology

Материалы Продукции Помощи Результатов Изучения более Лучшие Био-Воодушевлянные

Published on November 29, 2012 at 7:07 AM

Колотите для фунта, спайдера шелк один из самых сильных известных материалов: Исследование Markus Buehler MIT помогало объяснить что эта прочность возникает от расположения шелка необыкновенного иерархического строительных блоков протеина.

Эта диаграмма молекулярной структуры одной из искусственни произведенных версий шелка спайдера показывает одно которое повернуло вне к форме сильные, хорошо-соединенные волокна. Различная структура, сделанная используя изменение таких же методов, не могла сформировать в длинние волокна необходима для того чтобы сделать ее полезной. Музыкальные составы основанные на 2 структурах помогли показать как они отличали. (Изображение: Markus Buehler)

Теперь Buehler - вместе с Дэвидом Kaplan Университета Вихоров и Джойсом Wong Университета Бостона - синтезировало новые варианты на структуре шелка естественной, и нашло метод для делать более дополнительные улучшения в синтетическом материале.

И ухо для нот, оно поворачивает вне, могл быть ключом к делать те структурные улучшения.

Работа запруживает от сотрудничества гражданских и относящих к окружающей среде инженеров, математик, биомедицинских инженеров и музыкальных композиторов. Результаты сообщены в бумаге опубликованной в журнале Nano Сегодня.

«Мы пробуем причалить делать материалы в другой способ,» Buehler объясняем, «старт с строительными блоками» - в этот случай, молекулы протеина которые формируют структуру шелка. «Очень трудно сделать это; протеины очень сложны.»

Другие группы пробовали построить такие протеин-основанные волокна используя подход к проб-и-ошибки, Buehler говорит. Но эта команда причаливала проблеме систематически, старт с моделированием компьютера основных структур которые дают естественному шелку свои необыкновенные прочность, гибкость и stretchiness сочетание из.

Исследование Buehler предыдущее определяло что волокна при определенная сильно приказанная структура -, наслоенный протеин составляет чередовать с плотно упакованными, запутанными комками протеинов (ABABAB) - помогают дать шелку свои исключительнейшие свойства. Для этой начальной попытки на синтезировать новый материал, команда выбрала посмотреть вместо на картинах в чточто из структур произошло в тройнях (AAAB и BBBA).

Делать такие структуры никакая простая задача. Kaplan, химический и биомедицинский доработанный инженер, шелк-производящ гены для того чтобы произвести эти новые последовательности протеинов. После Этого Wong, bioengineer и научный работник материалов, создал microfluidic прибор который передразнил орган спайдера шелк-закручивая, который вызван spinneret.

Даже после детального моделирования компьютера которое пошло в его, исход пришел как бит сярприза, Buehler говорит. Один из новых материалов произвело очень сильные молекулы протеина - но эти не вставили совместно как резьба. Другие произведенные более слабые молекулы протеина которые придерживались хорошо и сформировано хорошей резьбе. «Это научило нам что не достаточно рассматривать свойства молекул протеина одной,» он говорит. «Довольно, [одно] думать о как они могут совместить для того чтобы сформировать с хорошим соединением сеть на большойа диапазон.»

Команда теперь производит несколько больше вариантов материала более далее для того чтобы улучшить и испытать свои свойства. Но одна морщинка в их процессе может обеспечить значительно преимущество в вычислять вне который материалы будут полезны и чточто не будет - и возможно даже которое могло быть более выгодно для специфических польз. Та новая и сильно необыкновенная морщинка нот.

Различные уровни структуры шелка, Buehler говорит, аналогичны к иерархическим элементам которые составляют музыкальный состав - включая тангаж, ряд, динамику и ритм. Команда завербовала помощь композитора Джна McDonald, профессора нот на Вихорах, и postdoc Дэвиде Spivak MIT, математик которое специализирует в вызванном поле теорией категории. Совместно, используя аналитические средства выведенные от теории категории для того чтобы описать структуры протеина, команда вычисляла вне как перевести детали структуры искусственного шелка в музыкальные составы.

Разницы были довольно определены: Сильный но никудышный материал переведенный в нот которое было агрессивныйо и жестковато, Buehler говорит, пока одно которое сформировало годные к употреблению волокна звучает гораздо мягке и более жидким.

Buehler надеется что это можно предпринять более далее, используя музыкальные составы для того чтобы предсказать как хорошие новые изменения материала могли выполнить. «Мы ищем радикальным образом новые пути конструировать материалы,» он говорит.

Совмещать материалы моделируя с математически и музыкальными инструментами, Buehler говорит, смогл обеспечить гораздо быстре путь конструировать новые biosynthesized материалы, заменяя подход к проб-и-ошибки который превалирует сегодня. Genetically проектировать организмы для того чтобы произвести материалы длинний, трудоёмкий процесс, он говорит, но эта работа «учила нам новому подходу, основному уроку» в совмещать эксперимент, теории и имитации для того чтобы быстро пройти вверх по процессу открытия.

Материалы произвели этот путь - который можно сделать под в отношении к окружающей среде доброкачественный, условия комнатной температуры - смогл вести к новым строительным блокам для инженерства ткани или другие пользы, Buehler говорит: ремонтины для органов замены, кожи, кровеносных сосудов, или даже новых материалов для пользы в гражданском строительстве.

Оно может быть что сложные структуры нот могут показать основные сложные структуры биоматериалов найденных в природе, Buehler говорит. «Могло быть основное структурное выражение в нот которое говорит нам больше о протеинах которые составляют наши тела. В конце концов наши органы - включая мозг - сделаны от этих строительных блоков, и выражения людей нот могут невольно включить больше информации что мы осведомлены.»

«Никто выстукивало в это,» он говорит, добавляющ то с шириной его multidisciplinary команды, «Мы смогли сделать это - делающ более лучше био-воодушевлянные материалы путем использование нот, и использование нот более лучше для того чтобы понять биологию.»

Источник: http://web.mit.edu

Last Update: 29. November 2012 08:33

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit