Wetenschappers hebben per ongeluk een kleverige substantie gemaakt, rechtstreeks uit een sciencefictionfilm

Oleksandr Korzh/Getty Images

Als je aan zijde denkt, is het meest bekende beeld een zijderups die zijn eigen draad spint. Maar de wereld van natuurlijke lijmen is veel breder:de cocon van een rups, de zijde die door een inchworm wordt gebruikt om af te dalen, en zelfs de strengen die door spinnenzijde worden geproduceerd, tonen allemaal de beheersing van de natuur op het gebied van hechting en sterkte. Een recente doorbraak in het Silklab van Tufts University laat zien hoe een op zijde gebaseerd materiaal de legendarische Spider-Man-band kan nabootsen.

Tufts-onderzoekers werken met natuurlijk voorkomende zijde en verwerken deze tot biomaterialen voor geavanceerde toepassingen. Met behulp van geregenereerde zijdefibroïne (RSF) – een eiwit dat wordt verkregen door cocons van zijdemot te koken en de vezels op te lossen – hebben wetenschappers eetbare coatings ontwikkeld om de houdbaarheid van producten te verlengen, en onderwaterlijmen die beter presteren dan conventionele lijmen. Bij een toevallige ontdekking zag universitair docent MarcoLoPresti dat er een webachtige film op glas ontstond na reiniging met aceton. Uit verdere experimenten bleek dat een RSF-oplossing vrijwel onmiddellijk kon stollen en kleine voorwerpen kon optillen, die deden denken aan stripboekbanden. Het onderzoek werd in september 2024 gepubliceerd in *Advanced Functional Materials*.

Hoe het sterke, webachtige materiaal wordt gemaakt

LoPresti, een Spider-Man-liefhebber, heeft achttien maanden lang RSF-mengsels met organische oplosmiddelen getest. RSF blootgesteld aan aceton of ethanol vormt halfvaste hydrogels, maar de overgang kan uren duren. Het toevoegen van dopamine, bekend om zijn uitzonderlijk sterke kleefstoffen, versnelde de stolling door water weg te trekken van de fibroïne, waardoor vezels ontstonden die sterk aan oppervlakken hechten, vergelijkbaar met de adhesie van zeepokken.

Het team extrudeerde de oplossing door een coaxiale naald, waardoor een dunne stroom ontstond, omhuld door aceton. Terwijl de aceton verdampte, stolde de vezel bij contact. Door chitosan, een derivaat van het exoskelet van insecten, in de vezels te verwerken, kregen de vezels een treksterkte die tot wel 200 keer zo groot was. Een boraatbuffer verhoogde de plakkerigheid verder met een factor 18. Dankzij deze verbeteringen konden de vezels voorwerpen tot 80 keer hun eigen gewicht optillen, waaronder een gedeeltelijk begraven scalpel, een stalen bout en een houten blok.

LoPresti vertelde aan *Tufts Now*:"Spinnen spinnen zijde rechtstreeks uit hun klieren, maken fysiek contact met oppervlakken om webben te bouwen. We demonstreren een manier om een vezel uit een apparaat te schieten en vervolgens een object van een afstand vast te houden en op te pakken, waardoor een natuurlijk principe in een op superhelden geïnspireerde technologie verandert."

Real-Life Spider-Man:web-slingerende polsschieters zijn niet onmogelijk

James Rowland / 500px/Getty Images

In een aflevering van *The Official Marvel Podcast* benadrukte professor Fiorenzo Omenetto van Tufts biomedical engineering het potentieel van het laboratorium om een webschieter op de pols te creëren. Hij benadrukte dat de materialen uit de natuur onverwachte prestaties kunnen leveren. “Dankzij de treksterkte en elasticiteit kan zijde energie absorberen en zware lasten ondersteunen”, legt Omenetto uit. “Wanneer we deze materialen ontwikkelen, worden deze eigenschappen overgedragen, waardoor we systemen kunnen ontwerpen die een substantieel gewicht kunnen dragen zonder te breken.”

Omenetto merkte ook op dat hun laboratorium een lichtgewicht web heeft geproduceerd dat 4000 keer zijn gewicht kan dragen. Hoewel spinnen minder benaderbaar zijn dan rupsen, biedt de onderliggende zijdebiologie een veelbelovende route naar functionele, zeer sterke lijmen.