#чтиво | Синтетический паучий шелк: материал будущего уже сегодня

Еще задолго до появления «Человека-паука» люди поняли, что особая прочность паутины позволяет паукам не только ловить свою добычу, но еще и то, что на основе этой паутины можно создавать очень прочную ткань. Однако ее сбор — очень долгий и кропотливый процесс, который усложняется еще и тем, что содержание множества пауков в одном месте не самая лучшая идея: поддавшись инстинкту в борьбе за территорию, под девизом «выживает сильнейший» они друг друга поубивают.

Однако японская компания под названием Spiber заявляет, что создала искусственную паутину, чья прочность сравнима со сталью, а эластичность — с резиной. По словам компании, материал настолько прочен и легок, что на его основе можно создавать практически все: начиная от одежды, бронежилетов, частей автомобильных кузовов и заканчивая медицинским оборудованием и даже скафандрами.

«Паутина — это поистине удивительный материал. Он одновременно легок, прочен и эластичен. Она способна выдерживать невероятное количество воздействующей на нее энергии», — говорит президент компании Spiber Казухиде Секияма, в голову которого, по его собственному признанию, во время ночной пьянки (да-да) со своими коллегами пришла идея искусственного воссоздания паутины (или паучьего шелка).

Новый материал назвали Qmonos (в дословном переводе с японского — «паутина»). Компания говорит, что ей требуется провести несколько экспериментов, которые позволят усилить искусственную паутину за счет дополнительного покрытия. В конце концов, как и любой органический материал, она может неожиданно «сломаться».

Тем не менее Spiber надеется запустить свое изобретение в массовое производство в течение двух лет, создав к 2015 году тонну этой чудо-паутины. Уже начиная с ноября оборот производства собираются увеличивать ежемесячно на 100 килограммов.

Вообще, это не первый случай, когда природа изначально сама содержит решение человеческих проблем и вопросов. Одними из удачнейших примеров биомиметики является текстильная застежка, изобретенная в 1948 году швейцарским инженером Жоржем де Местралем, который после прогулки на природе, отдирая прилипший к своим штанам и шерсти его собаки репейник, понял принцип, по которому репейник к ним прицепился. Более современный пример, это разработка японской компании Nitto Denko — невероятно устойчивый к высоким температурам клей, на создание которого компанию вдохновил принцип, по которому гекконы цепляются к поверхности.

Spiber создала это платье из искусственного паучьего шелка. Однако она надеется, что этим материалом заинтересуются производители автомобильных компонентов, медицинских приборов и бронежилетов.

Удивительные свойства паутины тоже не стали исключением для пристального внимания ученых. Ведь она может растягиваться до 40 процентов от своего первоначального состояния и при этом не рваться. Поэтому неудивительно, что еще несколько веков назад паутину, за счет ее эластичности, использовали в качестве рыболовной лески. При наличии того же веса, она крепче, чем сталь и кость, вдвойне эластичнее нейлона и даже способна остановить двигающийся на полной скорости поезд (!), как говорят некоторые эксперты.

Это не первая попытка ученых в производстве искусственного паучьего шелка. Одним из многообещающих примеров была компания Nexia Biotechnologies, которая благодаря биоинженерии смогла добиться того, чтобы в молоке, которое давали козы, содержались нити паутины. В 2000 году компания смогла найти инвестиции в размере 42,4 миллиона долларов, но в 2009 году обанкротилась, потому что ее изобретение так и не нашло коммерческой ценности.

«Успех компании Spiber зависит от того, сможет ли она сделать свою чудо-паутину повсеместно используемой», — комментирует Шигиеси Осаки, профессор медицины из Медицинского университета Нары, показывая как плетение из паутины толщиной четыре миллиметра и состоящее из 190 тысяч нитей может удерживать его вес.

Молекулярная структура белка паучьего шелка довольна сложная и обогащена глицином, аланином и серином. Именно благодаря этому создается идеальный баланс между эластичностью и прочностью, но одновременно и создает сложности в его искусственном производстве. Может компании и могут воспроизвести части этого белка, но именно особая молекулярная структура делает паутину такой прочной. Несмотря на то, что Spiber не делится всеми подробностями всего процесса создания ее паутины, компания все же раскрыла некоторые детали.

Ученые создали бактерию с рекомбинантной ДНК и запрограммировали ее на производство белка паутины. Затем полученный белок изолируется и проталкивается через отверстие размером с дырочку булавочной головки. При использовании всего одного грамма этого протеина можно получить девять километров шелковой нити.

По словам компании Spiber, с момента анонса новой технологии в прошлом августе, она получила уже более сотни предложений о сотрудничестве над данным проектом. Производитель автозапчастей компания Kojima Press Industry инвестировала в разработку 750 миллионов йен (7,6 миллиона долларов), благодаря чему в начале этого месяца Spiber открыла исследовательский центр и запустила свой первый завод по производству чудо-паутины в городе Цуруока на северо-западе Японии.

Компания считает, что ей вполне по силам адаптировать паутину для производства автомобильных частей, включая шины, бампера и даже электронную начинку. Применение в медицине компании видится при производстве эластичных медицинских средств и инструментов, таких как искусственные артерии, связки и биоразлагающиеся нитки.

В настоящий момент самым главным конкурентом Spiber является немецкая компания AMSilk GmbH, которая обещает в самом скором времени наладить производство похожего материала, который она назвала Biosteel. Этот материал также получается из рекомбинантных белков паутины, которые пропускаются через спиральный аппарат, воссоздающий структуру плетения паучьего шелка.

Другим конкурентом японской компании является основанная в Мичигане Kraig Biocraft Laboratories Inc., которая говорит, что генетическим путем вырастила червей-шелкопрядов, способных производить паутинную нить.

Главным же козырем Spiber, успевшей получить в общей сложности дополнительные 780 миллионов йен от Министерства экономики Японии, Торговой и промышленной палаты, а также от Университета Кэйо и префектуры Ямагата, по ее же словам является скорость работы. Компания готова разрабатывать новые виды паутины с различными возможностями за сверхкороткий срок в три дня и говорит, что придумала 250 различных типов паутины, которую она уже может производить. Настоящие же пауки, к слову, производят только около семи типов паутины.