Одна из "шёлковых" заготовок с логотипом университета (фото Tufts University). Коконы тутового шелкопряда доставляют в Америку из Японии. Большинство из них уходит на производство шёлковых тканей и одежды, однако часть достаётся и научным группам. Биоинженер Фьоренцо Оменетто (Fiorenzo Omenetto) из американского университета Тафтс однажды задумался над другими возможными применениями прочных белковых волокон, которые навивают вокруг себя гусеницы. Идея создания оптических устройств на основе шёлка появилась у Фьоренцо, когда он вёл совместную работу со своим соседом по этажу профессором Дэвидом Капланом (David Kaplan), занимающимся созданием из белков шёлка различных каркасов для биологических тканей. Оменетто, будучи физиком, быстро понял, что если из нитей тутового шелкопряда (после соответствующей обработки) можно создать заменитель роговицы глаза, то почему бы не использовать эту же технологию для создания особого оптоволокна? Ранее Оменетто и его коллеги разрабатывали сенсоры на основе шёлка, которые были чувствительны к бактериям E.coli и вредным веществам в пищевых продуктах. Однако, поработав с Капланом, учёный увлёкся шёлковыми волокнами и оптическими свойствами фиброина (фото Porter Gifford).
Вместе с Капланом они продумали и разработали технологию создания из шёлковых волокон оптических материалов, которые стали основой для различных биологических сенсоров и прочих устройств. Почему же предпочтение отдаётся именно шёлку? Во-первых, потому что его волокна одни из самых прочных (среди натуральных материалов). Кроме того, белки этого природного продукта растворяются в теле человека без каких-либо последствий для его здоровья. Создание устройств на основе шёлка не требует обработки исходного продукта едкими и ядовитыми химическими соединениями, нет необходимости использовать высокие температуры (как в случае со стеклом и различными пластиками). Как следствие, в процессе обработки к белкам шёлка можно "пришить" другие биологические молекулы, которые не выжили бы в агрессивной среде. Такие встроенные вещества могли бы работать годами. Хотя, конечно же, всё зависит от конкретных свойств и "долголетия" того или иного соединения, ведь в любом живом организме идёт постоянное обновления клеток и материалов в связи с их биологическим изнашиванием. В ходе своих исследований Фьоренцо выяснил, что при всём при этом работают "шёлковые" имплантаты не хуже, а то и лучше своих искусственных аналогов. (Смотрите интервью исследователя.) О том, как именно в лаборатории Оменетто создают природное оптическое волокно, рассказывает ведущий технолог Кармен Преда (Carmen Preda). Чтобы довести шёлковые волокна до необходимого состояния, проводится несколько этапов обработки нити, созданной гусеницей тутового шелкопряда (Bombyx mori). |