Các nhà khoa học Mỹ vừa tiết lộ đã phát hiện ra cách loài nhện tơ, hay còn gọi là những "góa phụ đen", dệt ra những sợi tơ có độ cứng ngang với thép, hứa hẹn tạo ra những vật liệu tổng hợp có khả năng chịu lực tương đương.
Hình ảnh cận cảnh của những "góa phụ đen". Ảnh: VCG
Nghiên cứu được công bố hôm thứ 2 vừa qua trên tạp chí Proceedings của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ cho thấy, những sợi tơ protein của loài nhện "góa phụ đen" không chỉ được cấu tạo từ những vi hạt hình cầu đơn giản như mọi người từng nghĩ, mà thay vào đó là những vi hạt phức tạp kết hợp với nhau.
Các vi hạt này là tập hợp các phân tử tan và không tan trong nước.
Loài nhện "góa phụ đen" ở khu vực phía Tây. Ảnh: VCG
Cấu tạo vi hạt độc đáo này là điều cần thiết để tạo ra các sợi tơ ấn tượng của nhện "góa phụ đen". Theo các nghiên cứu, những sợi tơ này có độ bền khi chịu lực kéo sánh ngang với thép. Các sợi tơ protein đang trong quá trình chờ kéo sợi sẽ là các dạng vi hạt cỡ phân tử nano, sau đó được lọc qua "bộ máy" quay tơ của loài nhện để tạo thành sợi tơ.
Tuy nhiên, khi các nhà khoa học cố gắng tái tạo quá trình này, họ đã không thể tạo ra được vật liệu tổng hợp có sức mạnh và đặc tính như những sợi tơ nhện bản địa.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern và Đại học bang San Diego đã sử dụng phương pháp quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân để xem xét phần bên trong tuyến protein nơi các sợi tơ được hình thành, cho thấy các phức hợp protein ở đây có cấu tạo phức tạp hơn nhiều.
"Bây giờ chúng ta đã biết rằng tơ nhện "góa phụ đen" được tách ra từ các cụm phân tử protein phân cấp (đường kính 200 đến 500 nanomet) lưu trữ trong bụng của nhện, chứ không phải là một phức hợp ngẫu nhiên của các protein riêng lẻ hoặc các vi hạt hình cầu đơn giản" đồng tác giả của tờ Gregory Holland, Phó Giáo sư tại khoa hóa học và hóa sinh tại Đại học bang San Diego cho hay.
Loài nhện góa phụ đen quan sát qua kính hiển vi. Ảnh: VCG
Nếu có thể nhân bản, "các ứng dụng thực tế cho vật liệu tổng hợp mới như thế này sẽ là vô hạn", Holland nói.
Nó có thể sử dụng làm hàng dệt may đòi hỏi chất lượng cao phục vụ cho quân đội, cứu trợ viên khẩn cấp và vận động viên; vật liệu xây dựng cho cầu cáp và các công trình xây dựng khác; thay thế cho nhựa thân thiện với môi trường; và các ứng dụng y sinh học khác theo các nhà nghiên cứu.