Väitös biotekniikan alalta, DI Teemu Välisalmi

Väitöskirjan nimi: Exploring silk protein assembly mechanisms for high-performance materials

Tohtoriopiskelija: DI Teemu Välisalmi
Vastaväittäjä: professori Yael Politi, Dresden University of Technology, Saksa
Kustos: professori Markus Linder, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu, biotuotteiden ja biotekniikan laitos

Materiaaleja silkkiproteiineista

Silkkiproteiinien ainutlaatuisen rakenteen vuoksi ne omaavat monenlaisia hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten erittäin korkean vetolujuuden, joustavuuden, ja biohajoavuuden. Lupaavimmat silkkiproteiinit löytyvät hämähäkeiltä. Vaikka näiden proteiinien hankkiminen suoraan luonnosta on haastavaa, geenitekniikan soveltaminen mahdollistaa suurten määrien ”rekombinanttisten” silkkiproteiinien tuottamisen. Ongelmana on kuitenkin vielä selvittää, mitä jatkoprosesseja tarvitaan, jotta rekombinanttisilkistä voidaan valmistaa kestäviä silkkipohjaisia materiaaleja. Aikaisemmat tutkimukset viittaavat siihen, että ratkaisut piilevät silkkiä tuottavien eläinten monimutkaisessa kuidun kehräysmekanismissa.
Väitöstutkimus keskittyi aluksi silkkitoukan silkin kehräysmekanismiin. Kehräysrauhasen proteiinipitoisuus kartoitettiin mittaamalla aminohappojen vaihtelua, mikä korreloi silkkimassan kykyyn muodostaa kuituja. Tätä kykyä parannettiin yksinkertaisella happamuuden säädöllä. Seuraavaksi tutkimus käsitteli kuitujen valmistusta rekombinanttisilkistä ja uudelleen liuotetusta, eli regeneroidusta silkistä. Rekombinanttisilkin erottuminen eri faaseihin havaittiin tärkeäksi vaiheeksi, mikä mahdollisti kuitujen korkean vetolujuuden saavuttamisen. Lopuksi tutkimus siirtyi kuiduista käsittelemään menetelmää vettähylkivien, eli hydrofobisten, silkkikalvojen valmistukseen. Tämä hydrofobisuus syntyi, kun silkkiproteiinin rakenteet järjestäytyivät säännöllisesti kalvon pinnalle. Järjestäytyminen tapahtui vain tietyissä olosuhteissa, joista keskeisinä parametreinä todettiin korkea suhteellinen kosteus ja oikea suolapitoisuus. Kalvot jäivät kuitenkin hauraiksi, ja tutkittavana on vielä, miten niiden kestävyyttä voi parantaa.

Yhteystiedot:

Diplomi-insinööri Teemu Välisalmi
[email protected] 

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä)
Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat

Zoom pikaopas