Silkeproteiner parret med vedvarende træ nanocellulose for at producere den stærkeste kunstige edderkoppesilke endnu

Muligvis er de hidtil stærkeste hybride silkefibre blevet skabt af forskere i Sverige ved hjælp af alle fornyelige ressourcer. Kombination af edderkoppesilkeproteiner med nanocellulose fra træ, processen tilbyder en billig og skalerbar måde at lave bioaktive materialer til en lang række medicinske anvendelser.

Udgivet i ACS Nano af forskere fra KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, teknikken samler den strukturelle og mekaniske ydeevne af billige cellulose -nanofibriller med edderkoppesilkens medicinske egenskaber, hvilket er svært og dyrt at fremstille i stor skala.

Edderkoppesilkens bioaktive egenskaber har været kendt i århundreder. I det gamle Rom, edderkoppespind blev brugt til at klæde soldaters kampsår på. Men at producere store mængder edderkoppesilkemateriale i dag er en dyr proces, der ofte er afhængig af fossilbaserede kilder.

KTH -forsker My Hedhammar siger, at til sammenligning, træbaseret nanocellulose er billigt og bæredygtigt. Desuden, teknikken til at kombinere det med kun små mængder edderkoppesilkeprotein giver et biofunktionelt materiale, der kan bruges til sådanne medicinske formål som at fremme cellevækst.

"Fiberens styrke er betydeligt bedre end nogen menneskeskabt, silkebaseret materiale efter vores viden, og på samme niveau som det, der kan findes i naturen fra edderkopper, "siger Daniel Söderberg, en forsker med Wallenberg Wood Science Center på KTH.

I dag, cellulose -nanofibriller opnået fra træer får videnskabelig og kommerciel opmærksomhed, ikke kun fordi de kan fornyes, bionedbrydeligt, stort set ikke -toksisk og tilgængelig i store mængder, men de tilbyder også fremragende mekaniske egenskaber.

Söderberg siger, at det fremstillede filamentmateriale potentielt kan bruges som byggesten til ledbånd, for eksempel.

For at lave materialet, forskerne bruger såkaldte rekombinante silkeproteiner. I stedet for at bruge en edderkop som vært, forskerne tager genet, der koder for silkeproteinet, og kombinerer det med et gen, der koder for en ønsket funktion, såsom cellebinding, Siger Hedhammar. "Vi overfører dette fusionsgen til en simpel, let dyrkede laboratoriebakterier, som derefter producerer de funktionaliserede silkeproteiner, der kan renses i laboratoriet, " hun siger.

"Edderkoppesilkefusionsproteiner tilsættes derefter til de dispergerede nanofibriller i cellulose, og takket være de gunstige interaktioner mellem de to komponenter, et kompositmateriale kan fremstilles. "

Söderberg siger, at teknikken bruger hydrodynamik til at justere fibrernes indre struktur på mikro- og nanoskalaen. "Når nanocellulosen er justeret i det makroskopiske materiale, vi kan opnå høj ydeevne, " han siger.