Создан биосовместимый и биоразлагаемый белковый пластик, который может хранить информацию

Биопластик — это экологичная альтернатива пластику, созданная из возобновляемых источников биомассы, в отличие от обычного пластика, производимого из продуктов нефтехимии. Сырьем для биопластика могут быть крахмал, растительные жиры или масла, полимолочная кислота и другие соединения. Однако в большинстве случаев биопластики демонстрируют недостаточную долговечность, биосовместимость и/или биоразлагаемость. Кроме того, они часто требуют сложных, энергоемких методов обработки и ядохимикатов, так что их производство в итоге оказывается не менее токсичным, чем производство обычного пластика.

В качестве альтернативы исследователи из Китая предложили новый метод производства биопластика, используя в качестве сырья два структурных белка, богатых аминокислотой лизином. Один из них, представляет собой 72 повторов полипептида, подобного белку соединительной ткани эластину: он не имеет строго определенной пространственной структуры, что обеспечивает прочность и эластичность. Второй состоит из пяти аналогичных полипептидов эластина и кристаллического сегмента белка кальмара со структурой β-листа: это необходимо для жесткости и механической прочности биопластика.

Большие количества белков исследователи нарабатывали при помощи микробных систем, затем очищали и химически сшивали с производными полиэтиленгликоля через боковые группы лизина. В результате получался прочный, прозрачный, устойчивый к растворителям биопластик, жесткость которого можно регулировать, добавляя разные количества полиэтиленгликоля. Это позволяет производить биопластики с высокой механической прочностью при комнатной температуре в любой желаемой форме, без использования токсичных химикатов или сложных технологических операций. Их предел прочности на разрыв превышает предел прочности многих коммерческих пластиков.

Для окрашивания нового биопластика подходят обычные пищевые красители, а разгалает его фермент эластаза. Кроме того, белковый биопластик можно использовать для герметизации ран, поскольку он обладает кровоостанавливающим действием. Исследователи проверили биосовместимость и биоразлагаемость на мышах: импланты эффективно залечивали раны и полностью разрушались в течение нескольких недель.

Еще одна возможность созданного материала — запись информации в виде последовательности аминокислот в составе составляющих его белков. Причем плотность хранения информации в таком виде больше, чем в аналогичных ДНК-носителях, поскольку существует больше разновидностей аминокислот, чем нуклеотидов. Поэтому для хранения такого же количества информации требуется меньшее количество бит.

Статья с описанием новой технологии опубликована в журнале Angewandte Chemie.