Forskare har framgångsrikt producerat syntetiskt spindelsilke för att skapa ett nytt biologiskt nedbrytbart limalternativ.

De Manchester University-baserade forskarna fann att deras hemgjorda syntetiska spindelsilkeslim fungerar lika bra som kommersiellt tillgängliga lim utan att vara miljöfarligt.

Limmet gjordes genom att locka ofarliga bakterier att producera spindelsilke utöver deras normala proteiner. Bakterierna kunde sedan matas med socker och näringsämnen för att producera spindelsilkeslimet genom jäsning. Processen liknar jäsning av öl men med spindelsilklim görs istället för alkohol.

Forskning publicerad idag i tidskriften Material idag Bio , visar att spindelsilklimmet visade sig vara särskilt bra på att klistra ihop glas med en initial vidhäftningsgrad på 6,28, Jämfört med en kommersiell specialitet har glaslim en styrka på 11,9. Det nya genombrottet öppnar dörren till en rad hållbara alternativ till en industri som är värd miljarder dollar årligen.

Dr Aled Roberts från Manchester Institute of Biotechnology som ledde forskningen sa:"Vi hittade bevis för att adhesionsmekanismen berodde på att proteinet vecklades ut och omorganiseras till en tät vätebunden struktur rik på vad som kallas β-sheets. Detta var intressant eftersom naturligt spindelsilke har visat sig genomgå en liknande omvandling till en β-arkrik struktur som spindlar snurrar sitt silke-och uppfattas vara det som gör spindelsilke så starkt och segt. Kevlar får också sin styrka från en tätt vätebundet nätverk."

Naturliga proteiner användes vanligtvis som lim innan syntetiska lim utvecklades. Kollagen (från djurhovar), kasein (från ost) och gluten (från spannmål) användes alla som lim innan vi utvecklade kemiska syntesmetoder för att tillverka lim från råolja.

I dag, proteinbaserade lim har nästan helt ersatts av syntetiska alternativ, som produceras i stor skala med den globala marknaden på totalt 41 miljarder USD 2010. Denna industriella process från olja bidrar avsevärt till globala utsläpp av växthusgaser och flyktiga organiska föreningar (VOC) så alternativ krävs.

Dessa fynd bör hjälpa till med design och formulering av andra proteinbaserade lim som, med ytterligare optimering, kan konkurrera med kommersiella råoljedrivna lim och ge oss förnybara, biologiskt nedbrytbara och gröna lim som vi hade tidigare.

Många organismer producerar specialiserade proteiner specifikt för vidhäftning. Musslor producerar ett starkt proteinbaserat lim som gör att de kan hålla sig till hala stenar i grova tidvattenzoner. Spindlar producerar också hårda silkesbaserade lim som de använder för att fånga snabbt rörliga insekter i sina banor.

När världen övergår från fossila bränslen och till en förnybar framtid, det finns ett växande behov av att ersätta CO ₂ -intensiva lim från råolja med grönare alternativ. Ett alternativ kan vara att gå tillbaka till proteinbaserade lim, vems egenskaper skulle kunna designas och optimeras med hjälp av syntetisk biologis verktyg.

Till skillnad från syntetiska råolja härledda lim, dessa proteinbaserade lim skulle vara vattenbaserade, giftfri, biologiskt nedbrytbar och miljömässigt icke-beständig. De skulle också odlas under godartade förhållanden (omgivningstemperaturer och tryck) och kan produceras genom fossila bränslen, gröna syntesvägar – via processer som liknar jäsning av öl.