Forskere holder sig til edderkoppesilke for et bionedbrydeligt alternativ til traditionel lim

Forskere har med succes produceret syntetisk edderkoppesilke for at skabe et nyt bionedbrydeligt limalternativ.

De Manchester University-baserede forskere fandt ud af, at deres hjemmelavede syntetiske edderkoppesilklim fungerer såvel som kommercielt tilgængelige klæbemidler uden at være miljøskadelige.

Limen blev fremstillet ved at lokke harmløse bakterier til at producere edderkoppesilke ud over deres normale proteiner. Bakterierne kunne derefter fodres med sukker og næringsstoffer for at producere edderkoppens silklim gennem gæring. Processen ligner gæring af øl, men med edderkoppesilklim fremstilles i stedet for alkohol.

Forskning offentliggjort i dag i tidsskriftet Materialer i dag Bio , viser, at edderkoppens silklim viste sig at være særlig god til at klæbe glas sammen med en indledende klæbestyrke på 6,28, sammenlignet med en kommerciel specialitet glas lim har en styrke på 11,9. Det nye gennembrud åbner døren til en række bæredygtige alternativer til en industri, der årligt er milliarder af dollars værd.

Dr. Aled Roberts fra Manchester Institute of Biotechnology, der ledede forskningen, sagde:"Vi fandt beviser for, at mekanismen for vedhæftning skyldtes udfoldelse af proteinet og reorganisering til en tæt hydrogenbundet struktur rig på det, der er kendt som β-ark . Dette var interessant, fordi naturlig edderkoppesilke har vist sig at gennemgå en lignende transformation til en β-arkrig struktur, som edderkopper spinder deres silke-og forstås at være det, der gør edderkoppesilke så stærk og sej. Kevlar får også sin styrke fra en tæt hydrogenbundet netværk. "

Naturlige proteiner blev almindeligvis brugt som lim, før syntetiske klæbemidler blev udviklet. Kollagen (fra dyrehove), kasein (fra ost) og gluten (fra korn) blev alle brugt som lim, før vi udviklede kemiske syntesemetoder til fremstilling af klæbemidler fra råolie.

I dag, proteinbaserede lim er næsten helt blevet fortrængt af syntetiske alternativer, som produceres i stor skala med et globalt marked på i alt 41 milliarder dollar i 2010. Denne industrielle proces fra olie bidrager betydeligt til globale emissioner af drivhusgasser og flygtige organiske forbindelser (VOC'er), så alternativer er nødvendige.

Disse fund bør hjælpe med design og formulering af andre proteinbaserede klæbemidler, som, med yderligere optimering, kunne konkurrere med kommercielle råolie-afledte klæbemidler og give os vedvarende, bionedbrydelige og grønne lim, som vi havde tidligere.

Mange organismer producerer specialiserede proteiner specifikt til vedhæftning. Muslinger producerer en stærk proteinbaseret lim, der giver dem mulighed for at klæbe til glatte klipper i ru mellem tidevandszoner. Edderkopper producerer også hårde silkebaserede lim, som de bruger til at fange hurtigt bevægelige insekter i deres baner.

Når verden går over fra fossile brændstoffer og mod en vedvarende fremtid, der er et stigende behov for at udskifte CO ₂ -intensiv råolie-afledte klæbemidler med grønnere alternativer. En mulighed kunne være at vende tilbage til proteinbaserede lim, hvem's egenskaber kunne designes og optimeres ved hjælp af værktøjerne i syntetisk biologi.

I modsætning til syntetiske råolie-afledte klæbemidler, disse proteinbaserede lim ville være vandbaserede, giftfri, bionedbrydeligt og miljømæssigt ikke-persistent. De ville også blive dyrket under godartede forhold (omgivende temperaturer og tryk) og kunne produceres gennem fossilt brændstof, grønne synteseruter - via processer, der ligner fermentering af øl.