Forskare vid Karolinska Institutet har funnit att spindlar har ett speciellt knep för att göra sitt silke starkt, genom att använda en naturlig biokompatibel molekylär förstärkare. Genom att använda samma hemlighet kan forskarna skapa biomimetiska spindelsilkefibrer på ett giftfritt sätt. Studien publiceras i Advanced Functional Materials .
Spindelsilke är känt för att vara ett starkt och miljövänligt material, medan biomimetiska spindelsilkeliknande fibrer för närvarande inte har någon mekanisk prestanda.
En strategi för att öka den mekaniska styrkan hos biomimetiska spindelsilkeliknande fibrer är genom att introducera amyloidbildande motiv (fibrillära proteinsammansättningar) i spindelsilkeproteiner (spidroiner). Det är dock viktigt att notera att amyloidfibriller till sin natur är giftiga, t.ex. silkesnanofibriller härrörande från kokonger, potentiellt förknippade med olika sjukdomar.
Gefei Chen, huvudforskare vid institutionen för biovetenskap och nutrition, Karolinska Institutet och motsvarande författare till denna nya studie, förklarar att de molekylära förstärkarna (spacer-domäner) istället självbildas till amyloidliknande fibriller genom vägar som sannolikt undviker bildning av cytotoxiska intermediärer. Att införliva denna distansdomän i en chimär spidroin underlättar självmontering till silkesliknande fibrer, ökar fibermolekylär homogenitet och förbättrar markant fiberns mekaniska styrka.
Denna spacer-domän erbjuder därför ett sätt att förbättra egenskaperna hos rekombinanta spindelsilkeliknande fibrer och forskarna hoppas kunna använda denna strategi på olika funktionella material för att förbättra deras mekaniska egenskaper.
Studien var ett teamarbete av forskare från Karolinska Institutet, Soochow University (Kina) och Umeå universitet, med en blandning av verktyg inklusive artificiell intelligens, matematiska modeller och en metod att spinna silke.
Mer information: Xingmei Qi et al, Spindlar använder strukturell omvandling av globulära amyloidogena domäner för att göra starka sidenfibrer, avancerade funktionella material (2024). DOI:10.1002/adfm.202315409
Journalinformation: Avancerat funktionsmaterial
Tillhandahålls av Karolinska Institutet
