13.02.2024 – Forschende haben einen bahnbrechenden Fortschritt in der Textilindustrie erzielt, indem sie ein Gerät entwickelt haben, das eine Faser mit ähnlichen Eigenschaften wie Spinnenseide herstellt. Die künstliche Seidendrüse, entwickelt von einer Forschungsgruppe um Keiji Numata vom RIKEN-Forschungszentrum für nachhaltige Ressourcen in Japan, imitiert die natürlichen Bedingungen in der Seidendrüse der Spinne, um eine dünnere, leichtere und dennoch enorm reißfeste Faser zu erzeugen.
Natürliche Spinnenseide zeichnet sich durch ihre außergewöhnliche Robustheit, Leichtigkeit und Elastizität aus, was sie zu einem einzigartigen Material in der Industrie macht. Bisher war jedoch die Nutzung von Spinnenseide für kommerzielle Zwecke aufgrund der Schwierigkeiten bei der Haltung und Gewinnung von Seiden von Spinnen nicht realisierbar.
Die Forschungsgruppe verfolgte einen innovativen Ansatz, indem sie die Drüse der Seidenspinne nachahmte. Die Seidendrüse der Spinne fungiert als mikrofluidisches Gerät, das kleine Flüssigkeitsmengen durch enge Kanäle leitet und dabei chemisch und mechanisch manipuliert. Dieser Ansatz ermöglichte es den Wissenschaftlern, die komplexe Molekülstruktur der Spinnenseide exakt nachzubauen.
Ein rechteckiges Gerät mit winzigen gebohrten Kanälen wurde entwickelt, in das Reservoirs mit einer Spidroin-Vorläufer-Lösung und zwei Pufferlösungen mit unterschiedlichem pH-Wert eingebracht wurden. Durch Unterdruck wurde die Lösung durch die mikrofluidischen Kanäle gezogen, wodurch sich die Spidroin-Proteine unter den richtigen chemischen und physikalischen Bedingungen zu kontinuierlichen Seidenfasern zusammenfügten.
Die Forschungsergebnisse eröffnen vielversprechende Perspektiven für die Anwendung der künstlichen Seidenfasern in der Textilindustrie und der Biomedizin. Die biologisch abbaubaren Seidenfasern könnten eine nachhaltigere Alternative in der Textilproduktion darstellen. Darüber hinaus könnte die synthetische Spinnenseide in der Biomedizin für chirurgische Nähte, Haut und Bänder verwendet werden.
Obwohl noch Optimierungen in der Produktionstechnik erforderlich sind, um die künstliche Drüse kontinuierlich und in großen Mengen Seide produzieren zu lassen, sind die Ergebnisse ein vielversprechender Schritt hin zu umweltfreundlichen und vielseitigen Seidenfasern.
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Quelle: RIEKEN
