Wetenschappers van het RIKEN Center for Sustainable Resource Science in Japan hebben een apparaat ontwikkeld voor het produceren van kunstmatige spinnen zijde die perfect het natuurlijke zijde van spinnen nabootst. Het op grote schaal winnen van spinnen zijde bleek om verschillende redenen onpraktisch, maar nu werken wetenschappers aan het creëren van een mechanisme om het in het laboratorium te produceren.
Spinnen zijde is een biopolymeer vezel gemaakt van eiwitten genaamd spidroïnen, die zeer repetitieve sequenties hebben. Zijdevezels bevatten bèta-vellen die op de juiste manier gerangschikt moeten worden om unieke mechanische eigenschappen te hebben. De wetenschappers van RIKEN besloten dit proces na te bootsen door biomimicry toe te passen. Ze maakten gebruik van microfluidica, wat het manipuleren van kleine hoeveelheden vloeistof in nauwe kanalen inhoudt, om spinnen zijde te creëren. Bij deze methode werd een oplossing van spidroïne precursoren aan het ene uiteinde van een rechthoekige container met kanalen geplaatst, en vervolgens werd het naar het andere uiteinde getrokken met behulp van een vacuüm. Tijdens de stroming werden de spidroïnen blootgesteld aan nauwkeurige veranderingen in de chemische en fysieke omgeving. Onder de juiste omstandigheden begonnen de eiwitten zich te vouwen en vormden zijde vezels met een specifieke en complexe structuur.
De onderzoekers ontdekten dat het gebruik van kracht om de eiwitten te duwen niet werkte; alleen het gebruik van een vacuüm om de spidroïne oplossing te trekken, maakte de assemblage van continue zijdevezels met de juiste rangschikking van bèta-vellen mogelijk. “Het microfluidische systeem bleek verrassend robuust te zijn na het stabiliseren en optimaliseren van verschillende omstandigheden,” aldus Ali Malay, een wetenschapper van RIKEN. “De vezelafzetting was spontaan, extreem snel en zeer herhaalbaar. Belangrijk is dat de vezels de kenmerkende hiërarchische structuur hadden die in natuurlijke spinnen zijde wordt aangetroffen.”
Volgens de onderzoekers moet er een minimale schuifspanning van ongeveer 72 Pa zijn om vezels te verkrijgen, en de vorming van bèta-vellen is afhankelijk van de aanwezigheid van polyalanine-blokken in de sequentie. De resulterende MaSp2-vezel had een bèta-velinhoud (29,2%) vergelijkbaar met natuurlijke spinnen zijde.
Het vermogen om kunstmatig zijde te produceren met behulp van deze methode kan niet alleen helpen om de negatieve impact van de huidige textielindustrie op het milieu te verminderen, maar ook de biologisch afbreekbare en biocompatibele eigenschappen van spinnen zijde maken het ideaal voor biomedische toepassingen zoals hechtingen en kunstmatige ligamenten.
“Om echte impact te hebben, moeten we onze vezelproductiemethode opschalen en er een continu proces van maken. We zullen ook de kwaliteit van onze kunstmatige zijde evalueren op basis van verschillende metingen en op basis daarvan verdere verbeteringen aanbrengen,” aldus Keiji Numata, hoogleraar biomaterialenchemie aan de Universiteit van Kyoto.
De bevindingen van de wetenschappers van RIKEN zijn veelbelovend en kunnen veel voordelen bieden voor het natuurlijke milieu en de geneeskunde. Kunstmatige spinnen zijde kan een alternatieve bron van duurzame en milieuvriendelijke materialen blijken te zijn.
FAQ Sectie:
1. Wat is spinnen zijde?
Spinnen zijde is een biopolymeer vezel gemaakt van eiwitten genaamd spidroïnen. Het is een vezel met een zeer repetitieve structuur.
2. Waarom proberen wetenschappers kunstmatige spinnen zijde te produceren?
Het op grote schaal winnen van spinnen zijde is onpraktisch gebleken, daarom werken wetenschappers aan het creëren van een mechanisme om het in het laboratorium te produceren.
3. Hoe produceren wetenschappers kunstmatige spinnen zijde?
Wetenschappers maken gebruik van biomimicry, wat het nabootsen van processen in de natuur inhoudt. Met behulp van microfluidica manipuleren ze kleine hoeveelheden vloeistof in smalle kanalen om spinnen zijde te creëren.
4. Wat zijn de toepassingen van kunstmatige spinnen zijde?
Kunstmatige spinnen zijde kan worden gebruikt in de textielindustrie, biogeneeskunde (bijv. hechtingen, kunstmatige ligamenten) en andere gebieden waar duurzame en biocompatibele materialen nodig zijn.
Definities:
– Spinnen zijde: Een biopolymeer vezel gemaakt van eiwitten genaamd spidroïnen, die zeer repetitieve sequenties hebben en unieke mechanische eigenschappen hebben.
– Microfluidica: Een wetenschapsgebied dat zich bezighoudt met de stroming en manipulatie van kleine hoeveelheden vloeistoffen op microschaal, vaak in smalle kanalen.
– Bèta-vellen: Gerangschikte blokken in de structuur van spinnen zijde die het specifieke mechanische eigenschappen geven.
Links:
– RIKEN
– Universiteit van Kyoto
The source of the article is from the blog reporterosdelsur.com.mx