Csodagumi a természetből

Tudósoknak sikerült laboratóriumi körülmények között reprodukálni a természetben fellelhető egyik leghatékonyabb rugalmas proteint.

A bolhák páratlan ugróképességét és a repülőrovarok milliónyi szárnycsapásait biztosító resilin szintetikus változatának lényege, hogy rugalmasságának elvesztése nélkül nyújtható, ami a gyógyászati beültetésektől egészen a futócipőkig számos területen eredményezhet áttörést. Az elsősorban a rovarok vázában előforduló fehérje nem csupán a repülésben és a mozgásban játszik szerepet. Több olyan feladatot is ellát, ahol energiatárolásra és ismétlődő mozgásra van szükség, ez utóbbi ragadta meg a kutatók fantáziáját.


Chris Elvin egy resilin gumicsíkkal
A mesterséges resilin Chris Elvin, az ausztrál CSIRO Livestock Industries molekuláris biológusának munkáját dicséri, melyről a kutató a Nature legutóbbi számában írt értekezést.

Munkatársaival a csodagumi kifejlesztéséhez először egy gyümölcslégy resilintermelésért felelős génjének egy részét, konkrétan egy DNS-darabkát izoláltak, amit bakteriumsejtekbe helyeztek. A baktérium reprodukciójával annak sejtjei automatikusan lemásolták a resilingént, és el kezdték termelni a protein egy folyékony oldatát.


A folyékony resilin...
Ezután a kutatók egy másik vegyülettel, egy ruténiumkatalizátorral keverték a proteint, majd 20 percen keresztül különleges fénnyel kezelték. Ez kötés kialakítására serkentette az oldat molekuláit, melynek végeredménye egy gumisan szilárd anyag lett.


... és a szilárd végeredmény
A laboratóriumi tesztek szerint a szintetikus resilin méretének háromszorosára nyújtható anélkül, hogy elszakadna. Miután pihenni hagyták, eredeti méretének 97 százalékát nyerte vissza. Ezzel szemben az emberi bőr, a vércsatornák, inak és ínszalagok rugalmasságát adó elasztinnél ez az érték 90 százalék. Ezen túl az új anyag - mint azt már fentebb említettük - rendkívül kevés energiát veszít, amikor igénybevételnek van kitéve. A legjobb labdák is energiájuk 20 százalékát elvesztik egy-egy pattanásnál. Egy Elvin resilinjéből készült labda szinte végtelen ideig képes lenne pattogni.

Mivel a természetes resilin annak ellenére, hogy rendkívül nyúlós nem túl erős, ezért a természet összeszövi a kollagénnel, ami meggátolja a túlnyúlást. Fred Keeley biokémkus, a Torontói Gyermekkórház Kutató Intézetének társigazgatója szerint ugyanerre lenne szükség a szintetikus resilin esetében is. Véleménye szerint a legnagyobb problémát az anyag gyakorlati alkalmazásokba való átültetése fogja jelenteni, a gyógyászati alkalmazásoknál például összeférhetetlenség léphet fel.

Elvin eközben már tervezi az anyag második és harmadik generációjának kifejlesztését, melyek véleménye szerint több tucat alkalmazásban megállhatnák a helyüket. Ilyen lenne az ismétlődő műveleteket végrehajtó gépekben használt nagy hatékonyságú gumi, vagy egy gerinckorong implantátumnak százmillió hajlítást kell elviselnie egy páciens élete során, de említhetjük a szívbillentyű- vagy a vércsatorna-pótlásokat és akár a futócipők talpát is.