Rahasia di Balik Kekuatan Sutera Laba-Laba

Teknologi.id- Sutera laba-laba adalah salah satu bahan terkuat dan terkeras di alam, setara dengan kekuatan campuran baja bahkan lebih kuat daripada Kevlar yang tahan peluru.

Kombinasi kekuatan dan ketangguhan Spider Silk yang tiada tanding ini membuat bahan berbasis protein tersebut diinginkan untuk banyak aplikasi, mulai dari jahitan bedah super tipis hingga pakaian tahan proyektil.

Sayangnya, karena sifat teritorial dan kanibal laba-laba, sutera mereka tidak mungkin diproduksi massal, sehingga penerapannya belum dapat terwujud.

Para ilmuwan telah mampu menciptakan beberapa bentuk sutera laba-laba sintetis, tetapi belum mampu merekayasa bahan yang mencakup semua sifat alami sutera.

Sampai sekarang, para peneliti di School of Engineering & Applied Science di Washington University di St. Louis, telah merekayasa bakteri yang memproduksi sutera laba-laba biosintetik dengan kinerja setara dengan lingkungan alamiahnya. Dan mereka telah menemukan sesuatu yang menarik tentang kemungkinan di masa depan.

Penelitian baru yang diterbitkan Senin, 20 Agustus di Biomacromolecules, mengungkapkan bahwa kekuatan tarikan dan ketangguhan sutera laba-laba tetap berhubungan sejajar dengan berat molekulnya, semakin besar molekul, semakin kuat pula suteranya.

Salah satu tantangan terbesarnya adalah menciptakan sutera laba-laba biosintesis untuk menciptakan protein yang cukup besar.

“Orang sudah tahu tentang korelasi ini, tetapi hanya dengan protein berukuran lebih kecil. Kami menemukan bahwa pada ukuran sebesar ini, masih ada korelasi yang sangat baik,” kata Fuzhong Zhang, profesor di School of Engineering & Applied Science.

“Kami memulai dengan apa yang telah dilakukan orang lain, membuat susunan yang diulang secara genetis,” kata Christopher Bowen, seorang mahasiswa PhD di laboratorium Zhang.

Susunan DNA diperagakan setelah susunan laba-laba yang berperan untuk menciptakan protein sutera. Secara teori, semakin banyak pengulangan susunan, semakin besar protein yang dihasilkan.

Setelah susunan DNA mencapai ukuran tertentu, bagaimanapun, “bakteri tidak bisa mengatasinya, mereka memotong susunan menjadi potongan-potongan yang lebih kecil,” kata Bowen. Ini adalah masalah yang sudah sering dihadapi dalam upaya sebelumnya.

Untuk menyiasati kendala yang sudah berlangsung selama ini, Bowen dan rekan penulis menambahkan susunan genetik pendek pada DNA sutera yang mendorong reaksi kimia antara protein yang dihasilkan, menggabungkannya bersama-sama untuk membentuk protein yang lebih besar, lebih besar daripada yang pernah diproduksi dan dimurnikan sebelumnya.

“Kami membuat protein dua kali lebih besar daripada yang bisa dibuat sebelumnya,” kata Bowen. Rantai protein sutera mereka adalah 556 kDa.

Sebelumnya, protein sutera laba-laba biosintetik terbesar adalah 285 kiloDaltons (kDa), sebuah satuan pengukuran atom. Bahkan protein sutera alami cenderung hanya berkisar 370 kDa, meskipun ada beberapa yang lebih besar.

Bowen dan rekan penulis kemudian memutar protein sutera biosintetik yang sangat besar itu ke dalam serat sekitar sepersepuluh diameter rambut manusia dan menguji sifat mekanik mereka.

Sutera biosintesis ini adalah sutera pertama yang mampu meniru sutera laba-laba alami dalam hal: kekuatan tarik (tegangan maksimum yang diperlukan untuk memecah serat), ketangguhan (total energi yang diserap oleh serat sebelum patah), serta parameter mekanis lainnya seperti elastisitas dan pertambahan panjangnya.

Ke depan, laboratorium Zhang juga berencana untuk mengeksplorasi lebih lanjut batas penemuan baru mereka. Selain memproduksi serat sutera biosintesis pertama yang sepenuhnya mereplikasi kinerja sutera laba-laba alami,  mereka juga akan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan serat ini dengan memproduksi protein yang lebih besar dan lebih besar lagi.

Artikel ini telah tayang di Washington University in St. Louis. dengan judul “Engineering scientists use bacteria to create biosynthetic silk threads stronger and more tensile than before”, https://source.wustl.edu/2018/08/bigger-proteins-stronger-threads-synthetic-spider-silk/

Baca juga: Inilah 5 Jenis Rekayasa Teknologi Sains Paling Keren di 2018

The post Rahasia di Balik Kekuatan Sutera Laba-Laba appeared first on Teknologi.id.

Rahasia di Balik Kekuatan Sutera Laba-LabaAugust 29, 2018 at 10:43AM