중국, 케블라보다 6배 강한 초강력 실크 섬유 개발

중국 과학자들은 유전자 변형 누에로부터 케블라 등 "대부분의 천연 및 합성 섬유"보다 더 강한 완전한 거미줄 섬유를 최초로 합성했습니다.

유전자 변형 누에로 만든 거미줄. 사진: 미준펑

9월 20일 매터(Matter) 저널에 발표된 한 연구에서 상하이 동화대학교 과학자들은 거미줄 섬유가 높은 인장 강도와 뛰어난 인성을 모두 가지고 있다고 보고했습니다. 거미줄의 인성은 케블라(Kevlar)보다 6배 더 강하고, 인장 강도(늘렸을 때 장력을 견디는 능력)는 나일론보다 높습니다. 이 연구의 주저자인 미 준펑(Mi Junpeng)은 이 새로운 섬유가 수술용 봉합사, 방탄복, 스마트 소재, 항공우주 기술 등 다양한 분야에 적용될 수 있다고 밝혔습니다.

연구팀은 CRISPR-Cas9 유전자 편집 도구를 사용하여 거미줄 단백질 유전자를 첨가하여 누에알을 유전적으로 변형했습니다. 이 변형으로 형광 현미경으로 관찰한 결과, 누에의 눈이 빛났습니다. 유전자 변형 누에가 거미줄 단백질을 생산하는지 확인하기 위해 연구진은 먼저 실크의 구조를 더 잘 이해해야 했습니다. 연구진은 실험에서 성공적으로 검증된 실크 구조 모델을 사용했습니다.

미에 따르면 가장 큰 과제 중 하나는 거미 단백질을 "국재화"하여 누에 단백질과 상호작용하도록 하는 방법을 알아내는 것이었습니다. 모델링을 통해 효과적인 통합을 위해 어떤 수정이 필요한지 더 잘 이해할 수 있었습니다. 또한, 미는 성공적으로 변형된 누에를 수집하는 것 또한 어려웠다고 말했습니다. 형질전환 누에 몇 마리를 얻는 데 최대 100개의 알이 필요했기 때문입니다. 누에는 "하루에 여러 번 먹이를 먹기" 때문에 정기적인 관리가 필요했습니다.

거미줄은 나일론이나 케블라 같은 합성 섬유보다 환경 친화적이고, 더 강하며 유연합니다. 합성 섬유는 생산에 많은 에너지를 소모하고 환경을 오염시킵니다. 거미줄은 누에가 생산하는 천연 실크보다 더 강하고 잘 부러지지 않습니다. 하지만 거미줄은 동족을 잡아먹는 성질이 있어 대량으로 사육할 수 없기 때문에 대량 생산이 어렵습니다.

인공 거미줄은 이상적인 소재가 아닙니다. 연구자들이 실크 방적 메커니즘을 완전히 이해하지 못하기 때문에 가장 진보된 생산 방식조차도 자연 구조를 완벽하게 모방할 수 없기 때문입니다. 실크는 또한 인공적으로 모방할 수 없는 천연 보호 큐티클을 가지고 있습니다. 누에와 거미의 분비샘도 유사한 특성을 가지고 있기 때문에 연구팀이 생산한 실크는 구조적 특성과 보호층을 그대로 유지합니다.

앞으로 미와 동료들은 합성 아미노산을 사용하여 실크를 개질하고 더욱 내구성이 뛰어난 버전을 생산할 예정입니다.

안캉 ( SCMP 에 따르면)

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소스 링크: https://vnexpress.net/trung-quoc-tao-ra-soi-to-sieu-cung-ben-gap-6-lan-soi-kevlar-4656424.html