Med de senaste framstegen, forskare kan syntetisera silke med mekaniska egenskaper som liknar dem hos en faktisk spindelsilke. Men att tillämpa detta material på lovande medicinska behandlingar för sjukdomar som cancer kräver att människor utvecklar en förmåga som endast spindeldjur eller silkesmaskar besitter – förmågan att kontrollera bildandet av silke.

En teknik som rapporteras idag i Avancerade material erbjuder ett lovande alternativ till experimentella sidenbildande metoder som är beroende av starka kemikalier, säger docent My Hedhammar, forskare vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm.

Med hög elasticitet och styrka jämförbar med Kevlar, spindelsilke har uppmärksammats för sin potentiella användning inom medicin. Forskare hoppas att det kan fungera som byggnadsställningar för vävnadsreparation, eller användas för läkemedelstillförsel, avkänning av biomarkörer och antimikrobiella beläggningar. Men det har visat sig svårt att hitta en tillfredsställande metod för att producera sidenliknande proteiner.

"Försök har gjorts att imitera spinningsprocessen med hjälp av mikrofluidsystem, våtspinning och elektrospinning, ", säger Hedhammar. "Många av dessa processer är ganska komplicerade att designa och kräver starka kemikalier som metanol för att göra trådarna vattenolösliga efter bildandet, som skulle döda den bioaktivitet som behövs för dessa medicinska användningar."

Istället, forskarna utnyttjade nyligen utvecklade biokemitekniker som använder mikromönstrade ytor för att koncentrera proteiner och bilda organiska nanotrådar, beläggningar eller ark. Teamet använde en yta bestående av kiselpelare i mikrostorlek som gjordes vattenavvisande med ett antivätmedel.

Forskarna designade två typer av sidenproteiner – en med affinitet till antikroppar, och en annan med cellbindande egenskaper. Genom att placera droppar av de lösliga sidenproteinerna ovanpå pelarna, teamet kunde uppnå tre distinkta formationer av syntetiskt siden:nanotrådar (som kunde användas i cancerterapi), lokala beläggningar (potentiellt användbara vid upptäckt av biomarkörer) och silkeslakan (som skulle kunna användas som celltillväxtställningar).

För att skapa nanotrådar, forskarna placerade en droppe på ytan, och sedan dra den i sidled, lämnar strängar av materialet som spänner över pelarna. Liknande, att skapa ett ark, forskarna lämnade en droppe att avdunsta ovanpå ytan. Stabiliteten hos arken testades genom att sänka dem i vatten, såväl som i ett cellodlingsmedium, under ett antal dagar.

"Lakanen förblev intakta, utan visuella tecken på att vara upplöst, bekräftar att proteinerna hade förvandlats till en stabil sidenform, " säger medförfattaren professor Wouter van der Wijngaart vid KTH.

Pappret, "Strukturering av funktionella spindeltrådar, Beläggningar, och ark genom självmontering på superhydrofoba pelarytor, " var medförfattare av KTH-forskarna Linnea Gustafsson och Ronnie Jansson, förutom Hedhammar och van der Wijngaart.