ট্রান্সজেনিক সিল্কওয়ার্ম স্পিন স্পাইডার সিল্ক কেভলারের চেয়ে 6x কঠিন

অন্য দিন আমি আমার ক্যাম্পার ভ্যানের ভিতরে অর্ধ-ঘুমিয়ে প্রথমে একটি মাকড়সার জালে ঢুকে পড়ি।

চিৎকার একপাশে, আমার যৌক্তিক অংশ বিস্মিত হয়েছিল যে কত দ্রুত একটি একক ছমছমে-হাঁটকাটা এমন একটি জটিল-এবং আশ্চর্যজনকভাবে বাউন্সি এবং স্থিতিস্থাপক-মাত্র কয়েক ঘন্টার মধ্যে ওয়েব বোনা হয়েছিল।

স্পাইডার সিল্ক একটি প্রাকৃতিক বিস্ময়। এটি শক্ত এবং ক্ষতি প্রতিরোধ করে তবে এটি অত্যন্ত নমনীয়। হালকা, শক্তিশালী এবং বায়োডিগ্রেডেবল, রেশম অস্ত্রোপচারের সেলাই থেকে বুলেটপ্রুফ ভেস্ট পর্যন্ত যেকোনো কিছুর জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

কেন আমরা মানুষের ব্যবহারের জন্য এই সিল্কগুলির আরও বেশি উত্পাদন করব না? মাকড়সা হল ভয়ানক জৈবিক উৎপাদনকারী মেশিন। ভয়ঙ্কর ফ্যাক্টরকে একপাশে রেখে, তারা খুব লড়াই করে—কয়েক শতাধিক একসাথে রাখুন, এবং শীঘ্রই আপনার হাতে মুষ্টিমেয় বিজয়ী এবং খুব কম পণ্য থাকবে।

জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের জন্য ধন্যবাদ, যাইহোক, আমাদের কাছে এখন মাকড়সা সিল্ক তৈরিতে মাকড়সাকে ​​সম্পূর্ণভাবে এড়িয়ে যাওয়ার উপায় থাকতে পারে।

In একটি গবেষণা গত সপ্তাহে প্রকাশিত হয়েছে, চীনের ডংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দল CRISPR ব্যবহার করে জেনেটিকালি ইঞ্জিনিয়ারড রেশম কীট তৈরি করতে পারে যা মাকড়সার রেশম তৈরি করতে পারে। ফলস্বরূপ স্ট্র্যান্ডগুলি কেভলারের চেয়ে শক্ত - একটি সিন্থেটিক উপাদান যা বুলেটপ্রুফ ভেস্টে ব্যবহৃত হয়। সিন্থেটিক উপকরণের তুলনায়, এই ধরনের মাকড়সা সিল্ক একটি অনেক বেশি বায়োডিগ্রেডেবল বিকল্প যা উৎপাদনের জন্য সহজেই মাপানো যেতে পারে।

উটাহ স্টেট ইউনিভার্সিটির ডাঃ জাস্টিন জোন্স, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, নতুন বুনাকে অনুমোদনের একটি সম্মতি দিয়েছেন। ফলস্বরূপ উপাদান হল "একটি সত্যিই উচ্চ-কর্মক্ষমতা ফাইবার," তিনি বলেছেন থেকে বিজ্ঞান.

এদিকে, লেখকদের কাছে, তাদের কৌশলটি মাকড়সার সিল্কের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়। গবেষণাটি ব্যতিক্রমী শক্তি এবং নমনীয়তার সাথে রেশম উপকরণ তৈরির জন্য বেশ কয়েকটি জৈব-পদার্থিক নীতি উন্মোচন করেছে।

আরও পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলে বর্তমান ক্ষমতার বাইরে পরবর্তী প্রজন্মের টেক্সটাইল হতে পারে।

কৃমি, আর্থ্রোপড এবং ইতিহাসের

প্রকৃতি অত্যাধুনিক উপকরণগুলির জন্য প্রচুর অনুপ্রেরণা সরবরাহ করে।

ভেলক্রো নিন, হুক-এন্ড-লুপ উপাদান যা আপনার বাথরুমের তোয়ালে ঝুলিয়ে রাখতে পারে বা আপনার বাচ্চার জুতো সুরক্ষিত করতে পারে। সর্বব্যাপী উপাদান ছিল 1940-এর দশকে সুইস ইঞ্জিনিয়ার জর্জ ডি মেস্ট্রাল প্রথম গর্ভধারণ করেছিলেন একটি হাইক পরে তার প্যান্ট বন্ধ burrs ব্রাশ করার চেষ্টা করার সময়. অণুবীক্ষণ যন্ত্রের নীচে আরও নজরে দেখা গেছে যে বুরগুলিতে ধারালো হুক রয়েছে যা ফ্যাব্রিকের মধ্যে লুপ ছিঁড়ে যায়। ডি মেস্ট্রাল হাইকিং উপদ্রবকে আজ সব হার্ডওয়্যারের দোকানে উপলব্ধ হুক-এন্ড-লুপ ফ্যাব্রিকে পরিণত করেছে।

একটি কম কাঁটাযুক্ত উদাহরণ হল সিল্ক। প্রথম প্রাচীন চীন দ্বারা সংস্কৃতি প্রায় 5,000 বছর আগে, রেশম কুঁচকানো, গোলাকার রেশম কীট থেকে কাটা হয় এবং আদিম তাঁত ব্যবহার করে কাপড়ে কাটা হয়। এই সূক্ষ্ম সিল্কগুলি পূর্ব এশিয়া এবং পশ্চিমে ছড়িয়ে পড়ে, যা কিংবদন্তি সিল্ক রোড প্রতিষ্ঠা করতে সহায়তা করে।

তবুও যে কেউ সিল্কের পোশাক বা চাদরের মালিক তা জানবে, এগুলি অবিশ্বাস্যভাবে সূক্ষ্ম উপাদান যা সহজেই ছিঁড়ে যায় এবং ভেঙে যায়।

সিল্কওয়ার্ম সিল্কের সাথে আমরা যে চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি হই তা বেশিরভাগ উপকরণ দ্বারা ভাগ করা হয়।

একটি সমস্যা হল শক্তি: সময়ের সাথে সাথে একটি উপাদান কতটা প্রসারিত করতে পারে। ধোয়ার পরে একটি সামান্য সঙ্কুচিত সোয়েটার ঝাঁকানোর কল্পনা করুন। তন্তুগুলির শক্তি যত কম, পোশাকটির আকৃতি ধরে রাখার সম্ভাবনা তত কম। অন্য সমস্যা হল দৃঢ়তা। সহজ কথায়, ভাঙ্গার আগে একটি উপাদান কতটা শক্তি শোষণ করতে পারে তা হল। একটি পুরানো সোয়েটার সহজে শুধু একটি টাগ দিয়ে গর্ত বসন্ত হবে. অন্যদিকে, কেভলার, একটি বুলেটপ্রুফ উপাদান, আক্ষরিক অর্থেই বুলেট নিতে পারে।

দুর্ভাগ্যবশত, আজকের প্রকৌশলী উপকরণে দুটি বৈশিষ্ট্য পারস্পরিকভাবে একচেটিয়া, দলটি বলেছে।

তবে প্রকৃতির একটি সমাধান রয়েছে: মাকড়সার রেশম উভয়ই শক্তিশালী এবং শক্ত। সমস্যাটি একটি নিরাপদ এবং কার্যকর পরিবেশে রেশম উত্পাদন করতে আর্থ্রোপডগুলিকে ঝগড়া করছে। এই প্রাণীগুলি দুষ্ট শিকারী। বন্দী অবস্থায় একশত রেশম কীট শান্তিতে আলিঙ্গন করতে পারে; একশত মাকড়সা একসাথে ছুড়ে ফেলুন এবং আপনি একটি রক্তপাত পাবেন যার মধ্যে কেবল একটি বা দুটি জীবিত থাকবে।

একটি স্পাইডার-ওয়ার্ম গর্ভ

আমরা যদি রেশম কীট এবং মাকড়সার সেরা একত্রিত করতে পারি?

বিজ্ঞানীদের আছে অনেকদিন চেয়েছিল ইঞ্জিনিয়ার একটি "দেখা-সুন্দরজেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সাহায্যে দুটি প্রজাতির জন্য তারিখ। না, এটা কোনো ক্রস-প্রজাতির রোম-কম নয়। জিনগতভাবে রেশম কীটকে মাকড়সার রেশম উৎপাদন করার ক্ষমতা দিয়ে দেওয়াই মূল ধারণা।

কিন্তু জিন এনকোডিং মাকড়সা সিল্ক প্রোটিন বড়। এটি তাদের প্রাকৃতিক কোষগুলিকে অপ্রতিরোধ্য না করে এবং তাদের ব্যর্থ না করে অন্যান্য প্রাণীর জেনেটিক কোডে জ্যাম করা কঠিন করে তোলে।

এখানে, দলটি প্রথমে রেশমের ন্যূনতম কাঠামো খুঁজে বের করার জন্য একটি গণনামূলক পদ্ধতি ব্যবহার করেছিল। ফলস্বরূপ মডেল রেশম কীট এবং মাকড়সার মধ্যে রেশম প্রোটিন পার্থক্য ম্যাপ করেছে। সৌভাগ্যবশত, উভয় প্রজাতিই অনুরূপ প্রোটিন কাঠামোর বাইরে ফাইবারগুলিকে ঘুরিয়ে দেয়-যাকে পলিমাইড ফাইবার বলা হয়-যদিও প্রতিটি ভিন্ন প্রোটিনের উপাদানের উপর ভিত্তি করে।

ভাগ্যের আরেকটি বিট ভাগ শারীরস্থান হয়. "গার্হস্থ্য রেশম কীট এবং মাকড়সার রেশম গ্রন্থিগুলির রেশম গ্রন্থিগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে অনুরূপ" ভৌত এবং রাসায়নিক পরিবেশ প্রদর্শন করে, দলটি বলেছে।

মডেলটি ব্যবহার করে, তারা একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান চিহ্নিত করেছে যা রেশমের শক্তি এবং দৃঢ়তা বাড়ায় - একটি অপেক্ষাকৃত ছোট সিল্ক প্রোটিন, MiSp, পাওয়া যায় অ্যারেনিয়াস ভেন্ট্রিকোসাস পূর্ব এশিয়া থেকে মাকড়সা।

CRISPR-Cas9, একটি জিন এডিটিং টুলের সাহায্যে, দলটি তখন MiSp-এর জন্য রেশম কীট-এর জন্য জিন কোডিং যোগ করে- মূলত মাকড়সার রেশম ঘোরানোর জন্য সেগুলিকে পুনরুজ্জীবিত করে। এটি সম্পন্ন করা একটি প্রযুক্তিগত দুঃস্বপ্ন ছিল, যা প্রয়োজন হাজারে একশ নিষিক্ত রেশমপোকার ডিমে মাইক্রোইনজেকশনের মাধ্যমে তাদের রেশম-স্পিনিং গ্রন্থি সম্পাদনা করা হয়। স্বাস্থ্য পরীক্ষা হিসাবে, দলটি এমন একটি জিনও যুক্ত করেছে যা রেশমপোকার চোখকে ভয়ঙ্করভাবে লাল করে তোলে, যা সাফল্যের সংকেত দেয়।

অধ্যয়ন লেখক জুনপেং মি প্রধান লেখক, ডাঃ মেং কিং-এর অফিসে "নাচতেন এবং কার্যত দৌড়ে যান"। "আমি সেই রাতটিকে প্রাণবন্তভাবে মনে করি, কারণ উত্তেজনা আমাকে জাগিয়ে রেখেছিল," মি বলেছেন।

ফলস্বরূপ কীট-মাকড়সার সিল্কগুলি কেভলারের চেয়ে প্রায় ছয় গুণ বেশি শক্ত কিন্তু এখনও নমনীয়। এটা আশ্চর্যজনক, জোন্স বলেন, কারণ MiSp ব্যবহার করা ফাইবার সবসময় প্রসারিত হয় না। বোনাস হিসাবে, রেশম কীটগুলি প্রাকৃতিকভাবে তন্তুগুলিকে শক্তিশালী করার জন্য এক ধরণের প্রতিরক্ষামূলক আবরণ স্প্রে করে। এটি তাদের সম্ভাবনাময় করে তুলেছে আরও টেকসই আগের কৃত্রিমভাবে তৈরি মাকড়সার সিল্কের চেয়ে।

দলটি চিকিৎসা সেলাইয়ের জন্য জৈবিকভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ সিল্ক ডিজাইন করতে তাদের গণনামূলক মডেলটি আরও অনুসন্ধান করছে। এর বাইরেও তারা আরও সৃজনশীল হওয়ার আশা করছেন। কৃত্রিম জীববিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে কৃত্রিম অ্যামিনো অ্যাসিড (আণবিক টুকরা যা প্রোটিন তৈরি করে) বিকাশ করতে চেয়েছিলেন। বায়োডিগ্রেডেবল কাপড়ে সিন্থেটিক অ্যামিনো অ্যাসিড যোগ করলে কী হবে?

"একশোরও বেশি ইঞ্জিনিয়ারড অ্যামিনো অ্যাসিডের প্রবর্তন ইঞ্জিনিয়ারড স্পাইডার সিল্ক ফাইবারের জন্য অসীম সম্ভাবনা রাখে," Mi বলেছেন।

ইমেজ ক্রেডিট: জুনপেং মি, কলেজ অফ বায়োলজিক্যাল সায়েন্স অ্যান্ড মেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিং, ডংহুয়া ইউনিভার্সিটি, সাংহাই, চীন

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2023/09/26/transgenic-silkworms-spin-spider-silk-6x-tougher-than-kevlar/