Vén màn bí mật của sự sinh tơ

Ảnh: Hội Hóa học Hoàng gia

Các bí ẩn của sức bền phi thường của tơ tằm có thể được hé lộ bởi các thí nghiệm tán xạ neutron đang được thực hiện ở Pháp. Những kết quả ban đầu cho thấy con tằm quay tơ của chúng trong một quá trình có vẻ hoàn toàn trái ngược với cái người ta trông đợi. Ở góc độ gia dụng, các kết quả trên có thể cung cấp một số gợi ý thực tiễn cho những ai đang phân vân không biết giặt giũ các sản phẩm tơ tằm của mình như thế nào.

Là một chất liệu tao nhã, nhưng tơ tằm hết sức bền, nó có suất căng có thể sánh với thép – những tính chất kết hợp đó khiến tơ tằm là một sản phẩm đáng khao khát. Nhưng mặc dù đã và đang có mặt trong các sản phẩm dệt sang trọng trong hàng thế kỉ qua, quá trình tạo tơ bên trong cơ thể sâu tằm vẫn còn là cái gì đó bí ẩn, với các nhà khoa học khác nhau đề xuất những lời giải thích khác nhau.

Một trong những hạn chế thực tế khi nghiên cứu tơ tằm là tại bất kì một thời điểm nào cho trước, mỗi con sâu tằm chỉ có những lượng nhỏ tiền protein của tơ bên trong cơ thể của nó. Vì thế, mọi chương trình khoa học nghiên cứu tơ tằm đòi hỏi phải bảo dưỡng những số lượng lớn sâu tằm sau khi thận trọng trích ra các mẫu tơ. Lường trước những khó khăn này, các nghiên cứu tơ trước đây đã sử dụng các protein tơ “tái sinh”, thu được bằng cách phá vỡ kén tằm với hàm lượng muối cao rồi trộn lẫn các mẫu với nhau.

Trong nghiên cứu này, một đội khoa học, đứng đầu là Cedric Dicko ở trường Đại học Oxford, lần đầu tiên đã nghiên cứu sự sản sinh tơ nguyên chất, trích từ trong những lượng nhỏ lấy từ sâu tằm. Sử dụng một loạt thí nghiệm tán xạ neutron góc nhỏ tại Viện Laue-Langevin (ILL), đội khoa học đã có thể miệt mài trên những mẫu tương đối nhỏ của các phân tử sinh học cỡ lớn tạo nên tơ.

Đội của Dicko phát hiện thấy các protein có dồi dào bên trong sâu tằm, với nồng độ lên tới 400 mg/ml. Thật không may, với nồng độ này, các protein biểu hiện rất ít tương tác, thay vì thế lại tạo ra một cấu trúc xoắn ốc đặc với bán kính xoay khoảng 90 nm. Tuy nhiên, tình huống thay đổi khi các nhà nghiên cứu pha loãng dung dịch tơ với nước, làm cho các protein mở nếp đến 130 nm và bắt đầu kết hợp thành những sợi tơ có trật tự.

“Đây là một nồng độ cao khác thường để cho các protein giữ được sự ổn định khuếch tán trong toàn dung dịch”, Dicko nói. “Lạ lùng hơn, khi nồng độ giảm xuống, các protein bắt đầu giãn ra và chảy đi, cho đến khi cuối cùng chúng co cụm lại với nhau – đây là quá trình ngược với cái chúng tôi trông đợi”.

Kết quả là nước giữ một vai trò quan trọng trong việc mang lại sức bền cho tơ có những gợi ý cho những ai đang sở hữu các sản phẩm tơ tằm. “Việc sấy khô tơ có thể làm thoát hết hơi ẩm và làm yếu sợi vải trong quần áo bằng tơ tằm, làm cho chúng dễ bị hỏng hơn”, giải thích của Phil Callow, một trong các nhà nghiên cứu, làm việc tại ILL. Tuy nhiên, Callow cho biết nếu như ai đó đã phạm sai lầm là sấy khô chiếc áo bằng tơ tằm, thì họ có thể đưa nó trở về điều kiện ban đầu bằng cách nhẹ nhàng cho nó hút hơi nước.

Callow cho biết neutron được dùng để khảo sát tơ tằm vì chúng có các lợi thế so với những thí nghiệm nhiễu xạ khác, thí dụ như tia X, những thí nghiệm có thể làm hỏng mẫu đang nghiên cứu. Ông tiết lộ, Dicko sắp trở lại ILL vào tháng 12 tới để tiếp tục nghiên cứu này, bằng cách khảo sát các tác động của sự biến thiên nhiệt độ lên sự sinh tơ.

Nguồn: physicsworld.com