Spindeln förebild för konstgjord supertråd

2012-10-08 07:45  
Kemiskt framställt silke. I bakgrunden syns en korsspindel, vars tråd forskarna härmar. Foto: Claudia Blüm och Tomas Scheibel

Spindeltråd är naturens egna supermaterial. Hittills har de åtråvärda trådarna bara kunnat tillverkas i små mängder. Nu startar massproduktion i Tyskland.

Ultralätta flygplan, krocktåliga bilar eller konstgjorda nerver. Spindeltråd kan användas till det mesta. Men den som finns på marknaden har hittills bara kunnat skördas ur levande spindlar, en dyr och tidsödande process.

Thomas Scheibel har löst problemet. Han är forskare i biomaterial vid Universität Bayreuth och grundare av det tyska företaget AM Silk, Företaget är först i världen med att massproducera syntetiskt framställd spindeltråd.

– Vi kan producera 500 kg på ett par dagar, säger Thomas Scheibel.

För att utveckla processen utgick forskarna från korsspindeln, Araneus diadematus. Det är en vanlig trädgårdsspindel i Europa och den tråd de spinner för att fly undan fiender är extra stark och elastisk. Genanalyser satte forskarna på spåren när det gäller vilka gener som producerar de viktigaste proteinerna i tråden. Generna fördes in i en ofarlig variant av e-colibakterier, som började tillverka proteinet. Nu odlas bakterierna i 120 kubikmeter stora fermentatorer, och ger stora mängder spindeltrådsmaterial.

– Ur en liter bakterier får vi ut 5 gram spindeltrådsprotein. Vi tror att produktionen kan trimmas ytterligare, men det räcker i dag.

Proteinet kan i sin tur användas för att spinna fibrer eller kapslar alternativt för att tillverka tunna filmer eller silke som länkas samman på kemisk väg. Vilken form som passar bäst beror på tillämpningen.

Enligt Thomas Scheibel kan i princip alla industrigrenar dra nytta av spindeltrådens egenskaper.

– Vi har samarbetspartners inom flyg- och bilindustrin, liksom inom textil-, kemi- och kosmetikaindustrin, säger han.

Först ut som konsumentprodukt blir hud- och hårvårdsprodukter med spindelsilke. Lyster på hud och hår är lockande, och mängderna som behövs får att uppnå effekten är små – runt 0,1 procent. Produkten kan bli ett alternativ till dagens silikonolja, menar forskarna.

Företaget förhandlar med ett stort internationellt kosmetikaföretag. Skulle det inte gå i lås startar de produktion ändå. Formulan är färdig och varumärket skyddat.

Även det svenska företaget Spiber Technologies har utvecklat en teknik för att framställa spindeltråd på syntetisk väg.

– Vår tillverkning sker med en annan typ av process, där allt är biokompatibelt, säger Mats Grahn, affärsutvecklare på Spiber Technologies.

Inriktningen är medicinska tillämpningar. Materialet kan skräddarsys för att få allt från stamceller till insulinproducerande celler att trivas och växa.

För närvarande tillverkas spindelproteinet i en pilotproduktion. Hur stora mängder det handlar om vill Mats Grahn inte gå in på.

– Vi tillverkar det som behövs i våra industriella och akademiska samarbeten.

Lättare och starkare

Siden spunnen av spindeltråd väger bara en tiondel av vad siden från en silkesmask väger. Ludvig XIV och Marie Antoinette hade handskar av spindelsilke. De vägde 21 gram. Samma handskar, tillverkade av trådar från silkesmask, väger 226 gram.

Spindelsilke är tunnare och starkare än de trådar silkes- fjärilens larver spinner in sig i.

Musslor och sländor är forskarnas ideal

Musslor och guldögonsländor tillverkar trådar som har mekaniska egenskaper som biomaterialforskarna vid Universität Bayreuth tycker är intressanta för industrin.

Trådarna som musslan använder för att limma fast sig vid klippor och båtbottnar har en gradient när det gäller styvhet. De är mjuka mot musselkroppen men styva mot klippor och andra hårda ytor.

Guldögonsländan Chrypsoma camea tillverkar en extremt stel tråd för att placerar sina ägg på. Men stelheten till trots går den att böja. En syntetisk variant av tråden har tagits fram av forskarna vid Universität Bayreuth.

Ulla Karlsson-Ottosson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt