Wetenschappers hebben met succes synthetische spinzijde geproduceerd om een ​​nieuw biologisch afbreekbaar lijmalternatief te creëren.

De onderzoekers van de Universiteit van Manchester ontdekten dat hun zelfgemaakte synthetische spinzijdelijm net zo goed werkt als in de handel verkrijgbare lijmen zonder milieuschadelijk te zijn.

De lijm is gemaakt door onschadelijke bacteriën over te halen om naast hun normale eiwitten ook spinnenzijde te produceren. De bacteriën zouden dan suiker en voedingsstoffen kunnen krijgen om door fermentatie de spinnenzijdelijm te produceren. Het proces is vergelijkbaar met de fermentatie van bier, maar met spinzijdelijm die wordt gemaakt in plaats van alcohol.

Onderzoek vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Materialen Vandaag Bio , laat zien dat de spinzijdelijm bijzonder goed bleek te zijn in het aan elkaar plakken van glas met een initiële hechtsterkte van 6,28, in vergelijking met een commerciële speciale glaslijm heeft een sterkte van 11,9. De nieuwe doorbraak opent de deur naar een reeks duurzame alternatieven voor een industrie die jaarlijks miljarden dollars waard is.

Dr. Aled Roberts van het Manchester Institute of Biotechnology, die het onderzoek leidde, zei:"We hebben bewijs gevonden dat het mechanisme van adhesie te wijten was aan het ontvouwen van het eiwit en de reorganisatie tot een dichte waterstofgebonden structuur die rijk is aan wat bekend staat als β-sheets Dit was interessant omdat is aangetoond dat natuurlijke spinzijde een vergelijkbare transformatie ondergaat in een structuur die rijk is aan β vel als spinnen hun zijde spinnen - en het wordt verondersteld te zijn wat spinzijde zo sterk en taai maakt.Kevlar ontleent zijn kracht ook aan een dicht waterstofgebonden netwerk."

Natuurlijke eiwitten werden vaak gebruikt als lijm voordat synthetische lijmen werden ontwikkeld. Collageen (van dierenhoeven), caseïne (van kaas) en gluten (van graan) werden allemaal als lijm gebruikt voordat we chemische synthesemethoden ontwikkelden om lijmen te maken van ruwe olie.

Vandaag, op eiwit gebaseerde lijmen zijn bijna volledig vervangen door synthetische alternatieven, die op grote schaal worden geproduceerd, waarbij de wereldmarkt in 2010 in totaal $ 41 miljard bedroeg. Dit industriële proces uit olie draagt ​​aanzienlijk bij aan de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen en vluchtige organische stoffen (VOS), dus er zijn alternatieven nodig.

Deze bevindingen zouden moeten helpen bij het ontwerp en de formulering van andere op eiwit gebaseerde lijmen die, met verdere optimalisatie, zou kunnen concurreren met commerciële op ruwe olie gebaseerde lijmen en ons hernieuwbare, biologisch afbreekbare en groene lijmen zoals we dat vroeger hadden.

Veel organismen produceren gespecialiseerde eiwitten speciaal voor adhesie. Mosselen produceren een sterke, op eiwitten gebaseerde lijm waarmee ze zich kunnen hechten aan gladde rotsen in ruwe intergetijdengebieden. Spinnen produceren ook taaie, op zijde gebaseerde lijmen die ze gebruiken om snel bewegende insecten in hun web te vangen.

Terwijl de wereld overgaat van fossiele brandstoffen naar een hernieuwbare toekomst, er is een groeiende behoefte om CO . te vervangen ₂ -intensieve lijmen op basis van ruwe olie met groenere alternatieven. Een optie zou kunnen zijn om terug te keren naar op eiwit gebaseerde lijmen, wiens eigenschappen kunnen worden ontworpen en geoptimaliseerd met behulp van de hulpmiddelen van synthetische biologie.

In tegenstelling tot synthetische lijmen op basis van ruwe olie, deze op eiwit gebaseerde lijmen zouden op waterbasis zijn, niet giftig, biologisch afbreekbaar en ecologisch niet-persistent. Ze zouden ook worden gekweekt onder gunstige omstandigheden (omgevingstemperaturen en druk) en zouden kunnen worden geproduceerd door middel van fossiele brandstofvrije, groene syntheseroutes - via processen die vergelijkbaar zijn met de fermentatie van bier.