Louis Washington Üniversitesi McKelvey Mühendislik Okulu’ndaki araştırmacılar; tasarlanmış mikropların içindeki proteinleri polimerize etmek için sentetik bir kimya yaklaşımı geliştirdiler. Bu, mikropların daha sonra liflere dönüştürülen yüksek moleküler ağırlıklı kas proteini titin*’i üretmesini sağladı. Gelecekte, bu tür malzemeler kıyafetler ve hatta koruyucu giysiler için kullanılabilir. / St. Louis’deki Washington Üniversitesi /Phys

Kas liflerinden yapılmış giysiler giyer misiniz? Bu tür bir malzemeyi ayakkabılarınızı bağlamak için mi yoksa kemer olarak mı kullanırsınız? Kulağa biraz tuhaf gelebilir, ancak bu lifler pamuk, ipek, naylon ve hatta Kevlar’dan** daha fazla enerjiye dayanabiliyorsa, neden olmasın? Endişelenmeyin, bu kas tek bir hayvana zarar vermeden üretilebilir.

  Louis Washington Üniversitesi McKelvey Mühendislik Okulu’ndaki araştırmacılar; tasarlanmış mikropların içindeki proteinleri polimerize etmek için sentetik bir kimya yaklaşımı geliştirdiler. Bu, mikropların daha sonra liflere dönüştürülen yüksek moleküler ağırlıklı kas proteini titin’i üretmesini sağladı.

Araştırmaları 30 Ağustos Pazartesi günü Nature Communications dergisinde yayınlandı.

Enerji, Çevre ve Kimya Mühendisliği Bölümü Profesörü Fuzhong Zhang: “Üretimi ucuz ve ölçeklenebilir olabilir. İnsanların daha önce düşündüğü, ancak sadece doğal kas lifleriyle birçok uygulamayı mümkün kılabilir.” dedi. Artık bu uygulamalar, gerçek hayvan dokularına ihtiyaç duymadan gerçekleştirilebilir. Zhang’ın laboratuvarında üretilen sentetik kas proteini, kas dokusunun üç ana protein bileşeninden biri olan titindir. Titinin büyük moleküler boyutu, mekanik özellikleri açısından kritik öneme sahiptir.

 Biyolojik ve Biyomedikal Bilimler Bölümü Ph.D. Cameron Sargent: “Doğada bilinen en büyük proteindir.  Kas lifleriyle uzun süredir ilgileniyorum. Araştırmacılar, yumuşak robotik gibi çeşitli uygulamalar için kaslara benzer özelliklere sahip malzemeler tasarlamaya çalışıyorlar. ‘Neden doğrudan sentetik kaslar yapmıyoruz?’ diye merak ettik. Ama onları hayvanlardan toplamayacağız, bunu yapmak için mikropları kullanacağız.”

Tipik olarak bakterilerin büyük proteinler üretmesini engelleyen bazı sorunları aşmak için araştırma ekibi; bakterileri proteinin daha küçük parçalarını bir araya getirerek, ortalama bir bakteri boyutunun yaklaşık 50 katı büyüklüğünde, iki megadalton civarında ultra yüksek moleküler ağırlıklı polimerlere parçalayacak şekilde tasarladı. Daha sonra, proteinleri yaklaşık on mikron çapında veya insan saçının onda biri kalınlığında liflere dönüştürmek için ıslak eğirme işlemi kullandılar. Enerji, Çevre ve Kimya Mühendisliği Bölümü Profesörü Young Shin Jun ve Northwestern Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Profesörü Sinan Keten ile birlikte çalışan grup; daha sonra moleküler mekanizmaları tanımlamak için bu liflerin yapısını analiz etti. (Olağanüstü tokluk, dayanıklılık ve sönümleme kapasitesinin benzersiz kombinasyonu veya mekanik enerjiyi ısı olarak dağıtma yeteneği… gibi) Süslü giysiler veya koruyucu zırhın yanı sıra (lifler; kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan malzeme olan Kevlar’dan daha serttir), Sargent; bu malzemenin birçok potansiyel biyomedikal uygulamaya da sahip olduğuna dikkat çekti. Kas dokusunda bulunan proteinlerle neredeyse aynı olduğu için, bu sentetik materyal muhtemelen biyouyumludur. Bu nedenle sütürler***, doku mühendisliği vb. için harika bir materyal olabilir. Zhang’ın araştırma ekibi; sentetik kas lifi ile durmaya niyetli değil. Gelecek, muhtemelen mikrobiyal sentez stratejileri tarafından sağlanan daha benzersiz materyallere sahip olacak. Bowen, Cameron ve Zhang, araştırmaya dayalı olarak bir patent başvurusunda bulundular.

Araştırmacı Sargent: “Sistemin güzelliği, gerçekten her yere uygulanabilen bir platform olmasıdır. Farklı doğal bağlamlardan proteinler alabilir, daha sonra bunları polimerizasyon için bu platforma koyabilir ve daha büyük sürdürülebilirlik ile çeşitli malzeme uygulamaları için daha büyük, daha uzun proteinler oluşturabiliriz.”

*Titin: Titin, çizgili kas dokularının kasılmasında önemli olan bir proteindir. Sarkomerdeki Z çizgisini M çizgisine bağlar. Titin bilinen en büyük proteindir ve 34.350 amino asit ihtiva eder.

**Kevlar: Kevlar, çok hafif karbon kökenli çok sağlam liflerden oluşan bir malzemedir. DuPont firması tarafından 1965 yılında icat edilmiş, patentlenmiş ticari bir markadır. Kevlar günümüzde zırh, sağlam halat yapımı, yanmayan koruyucu giysi yapımında kullanılmaktadır.

*** Sütür veya Dikiş: Tıbbi yöntemlerde herhangi bir şekilde bozulmuş deri ve damar gibi dokuların bütünlüğünün sağlanması ve iyileşmenin hızlanması amacıyla yapılan işlem. Sütür, genellikle cerrahi bir operasyon sonrası doku katmanlarının sabitliğini sağlamak için atılır.

You May Also Like

Karbondioksiti Değerli Ürünlere Dönüştürmek

Karbondioksit (CO2) iklim değişikliğine önemli bir katkıda bulunur ve başta endüstriyel üretim…

İki Dillilik, Doğal Olarak Beynimize Geliyor

 Nörobilimcilerden oluşan bir ekip, beynin tek bir dildeki ve iki farklı dilden…

Dünyanın Manyetik Alan Haritası Tamamlandı!

Dünyanın manyetik alanı, gezegenin iklimi, tektonik kaymaları, yerçekimi ve hatta rotasyonunu etkiler.…

B1 Hücrelerinin Kökeni Hakkında

Yeni bir MDC çalışması immünolojide onlarca yıllık bir tartışmayı çözebilir: Prof. Klaus…