Onderzoekers van het Karolinska Institutet hebben ontdekt dat spinnen een speciale truc hebben om hun zijde sterk te maken, door gebruik te maken van een natuurlijke biocompatibele moleculaire versterker. Door hetzelfde geheim te gebruiken, zijn de onderzoekers in staat om op niet-giftige wijze biomimetische spinnenzijdevezels te creëren. Het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Functional Materials .

Spinzijde staat bekend als een sterk en milieuvriendelijk materiaal, terwijl biomimetische spinzijde-achtige vezels momenteel tekortschieten wat betreft mechanische prestaties.

Eén strategie om de mechanische sterkte van biomimetische spinnenzijde-achtige vezels te vergroten is door het introduceren van amyloïdevormende motieven (fibrillaire eiwitassemblages) in spinnenzijde-eiwitten (spidroïnes). Het is dan echter belangrijk op te merken dat amyloïdefibrillen inherent giftig zijn, bijvoorbeeld zijden nanofibrillen afkomstig uit cocons, die mogelijk geassocieerd zijn met verschillende ziekten.

Gefei Chen, hoofdonderzoeker bij de afdeling Biowetenschappen en Voeding, Karolinska Institutet en corresponderende auteur van deze nieuwe studie, legt uit dat de moleculaire versterkers (spacerdomeinen) in plaats daarvan zichzelf assembleren tot amyloïde-achtige fibrillen via routes die waarschijnlijk de vorming van cytotoxische tussenproducten vermijden. Het opnemen van dit spacerdomein in een chimere spidroïne vergemakkelijkt de zelfassemblage tot zijdeachtige vezels, verhoogt de moleculaire homogeniteit van de vezels en verbetert aanzienlijk de mechanische sterkte van de vezels.

Dit spacerdomein biedt dus een manier om de eigenschappen van recombinante spinnenzijde-achtige vezels te verbeteren en de onderzoekers hopen deze strategie te kunnen gebruiken op verschillende functionele materialen om hun mechanische eigenschappen te verbeteren.

Het onderzoek was een teamprestatie van onderzoekers van het Karolinska Institutet, de Soochow Universiteit (China) en de Umeå Universiteit, met een mix van hulpmiddelen, waaronder kunstmatige intelligentie, wiskundige modellen en een methode om zijde te spinnen.

Meer informatie: Xingmei Qi et al., Spinnen gebruiken structurele conversie van bolvormige amyloïdogene domeinen om sterke zijdevezels te maken, Geavanceerde functionele materialen (2024). DOI:10.1002/adfm.202315409

Journaalinformatie: Geavanceerde functionele materialen

Aangeboden door Karolinska Institutet