DNA-ähnliche Kunstfasern sind 36-mal stärker als menschliche Muskeln

DNA ist eines der beeindruckendsten Beispiele für Druckkräfte in der Natur. Dadurch können Sie die Fäden auf eine bestimmte Länge verdrehen

ca. 2 Meter lang und platziere sie in einemmenschliche Zelle. Dazu nutzt die DNA den Prozess des Supercoilings. Erinnern wir uns daran, dass Supercoiling das Phänomen der Verdrehung topologisch geschlossener DNA-Ketten ist, wodurch sich die Achse der DNA-Doppelhelix selbst in eine Helix höherer Ordnung verdreht. „Topologisch geschlossen“ bezieht sich auf Moleküle, deren Enden sich nur schwer frei drehen lassen (kreisförmige DNA-Moleküle oder lineare Moleküle, deren Enden durch Proteinstrukturen fixiert sind). Neben der DNA lässt sich ein ähnlicher Effekt in allem beobachten, vom verwickelten Gartenschlauch bis zum Kopfhörer Drähte.

In einer neuen Studie haben UOW-Wissenschaftlerreproduzierte dieses Phänomen beim Aufbau künstlicher Muskeln. Biologen stellten sie aus Polyester-Verbundfasern her, die mit einem Hydrogel beschichtet waren, das im nassen Zustand quillt. Sie wurden zu einer DNA-Helix verdreht und dann zum Quellen in Wasser getaucht.

Dies führt normalerweise zum Auflösen der Fasern.Wissenschaftler haben jedoch festgestellt, dass sie beim Aufklemmen ihrer Enden einer Superwicklung unterzogen werden. Infolgedessen erzeugen die Gewinde eine relativ große mechanische Kraft.

Im Experiment supergewickelte Fasernreduziert auf 10% ihrer ursprünglichen Länge, was einem Äquivalent von 1 Joule Energie pro Gramm entspricht. Die mechanische Arbeit, die ein Muskel aus solchen Filamenten leisten kann, ist 36-mal höher als die eines vergleichbaren menschlichen Skelettmuskels.

Solange sich die Proben jedoch ziemlich bewegenlangsam aufgrund des Wirkmechanismus des Hydrogels. Wissenschaftler behaupten jedoch, dass der Prozess beschleunigt werden kann, indem die Materialien oder Produktionsmethoden künstlicher Muskeln geändert werden und die Fasern supergewickelt bleiben.

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