Китайские учёные синтезировали сверхпластичный биопластик из белков, богатых лизином. Материал обладает гемостатическими свойствами и способен хранить информацию в виде последовательности аминокислот.
Биопластик — это экологичный материал, созданный из возобновляемых биологических ресурсов. В отличие от традиционного пластика, получаемого из нефти, биопластик может быть изготовлен из крахмала, растительных жиров или масел, полимолочной кислоты и других соединений. Но в большинстве случаев биопластики недостаточно прочны, совместимы с организмом и/или легко разлагаются. Производство также часто требует сложных, энергозатратных методов и ядохимикатов, что делает его не менее токсичным, чем производство обычного пластика.
Китайские учёные разработали новый метод производства биопластика с использованием двух структурных белков, содержащих большое количество лизина. Первый из них — это полипептид с 72 повторами, напоминающим эластин соединительной ткани: его отсутствие строгой пространственной структуры обеспечивает прочность и эластичность. Второй состоит из пяти аналогичных эластину полипептидов и кристаллического сегмента белка кальмара с β-листовой структурой — для жесткости и механической прочности биопластика.
Исследователи синтезировали большое количество белков с помощью микробных систем, очищали и химически связывали их с производными полиэтиленгликоля через боковые группы лизина. В результате получался прочный, прозрачный биопластик, устойчивый к растворителям, жесткость которого регулировалась добавлением разных количеств полиэтиленгликоля. Это позволяло производить биопластики с высокой механической прочностью при комнатной температуре в любой форме без использования токсичных химикатов или сложных технологических операций. Предел прочности на разрыв таких материалов превышал предел прочности многих коммерческих пластиков.
Окрашивание нового биопластика возможно обычными пищевыми красителями, а разлагает его фермент эластаза. Кроме того, белковый биопластик можно использовать для герметизации ран из-за его кровоостанавливающего действия. Исследователи проверили биосовместимость и биоразлагаемость на мышах: импланты эффективно залечивали раны и полностью разрушались в течение нескольких недель.
Созданный материал может хранить информацию в виде последовательности аминокислот в белках, которые его составляют. Такой способ записи обладает большей плотностью хранения информации по сравнению с ДНК-носителями, так как существует больше видов аминокислот, чем нуклеотидов. Поэтому для сохранения аналогичного объема данных требуется меньше битов.
Статья с описанием новой технологии опубликована в журнале Angewandte Chemie.