När kommer spindeltrådens verkliga genombrott? 

2021-02-19 06:00  

I århundraden har människor försökt hitta ett sätt att tillverka spindeltråd i stor skala.  Nu kan ett verkligt genombrott närma sig – men vad ska vi ha materialet till egentligen?  

Spindeltråd är lika mytomspunnet som det är eftertraktat. Materialet är starkare än stål och kevlar, mer töjbart än nylon, tunt, lätt och biologiskt nedbrytbart.  

– I försök klår spindeltråd alla andra material i och med att det kombinerar styrka och töjbarhet. Det finns andra starka material, men de är inte lika utdragbara. Och det finns väldigt utdragbara material, som inte är särskilt starka, förklarar Jan Johansson, professor vid institutionen för biovetenskaper och näringslära på Karolinska institutet. 

Läs mer: Världens starkaste silver trotsar sin teoretiska gräns

Om vi bara visste hur man kunde tillverka materialet i stor skala skulle vi kunna använda det till högpresterande textilier, skottsäkra västar, till att förstärka kompositer eller som komponenter i robotar, har man tänkt sig. Men hittills har ingen lyckats. 

Spindeluppfödning har aldrig varit en bra idé. Djuren spinner för små mängder tråd, vistas ogärna i stängda miljöer och har också en tendens att äta upp varandra. Därför har forskare och företag länge tittat på sätt att tillverka materialet på konstgjord väg, med hjälp av allt från modifierade E. coli-bakterier, jäst och växter till getter (ja, du läste rätt).  

Ta japanska Spiber Inc till exempel. De utgick från genetiskt modifierade mikroorganismer när de 2019 lanserade en parkas som innehöll syntetiskt spindelsilke tillsammans med amerikanska North Face. Det var första gången en sådan jacka massproducerades, men då bara i 50 exemplar och med en prislapp på 1 000 dollar styck.  

Nu jobbar Spiber på att skala upp sin produktion av växtbaserade polymerer, däribland spindelsilke.  

Läs mer: Forskare: Trä och spindelnät bildar nytt starkt material

Vi har i åratal hört att ett genombrott för syntetiskt framställd spindeltråd väntar runt hörnet. I dag undrar vi fortfarande när det kommer att ske.  

– Det finns ett stort sug efter materialet och ett stort intresse. Men det är svårt att få till det på ett sätt så att man både får mycket av materialet, och tillräckligt bra mekaniska egenskaper i tråden, säger Anna Rising, professor i veterinärmedicinsk biokemi vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU. 

Anna Rising är även forskargruppsledare vid institutionen för biovetenskaper och näringslära vid Karolinska Institutet och har forskat på just spindeltråd större delen av sin akademiska karriär (Du kan till exempel läsa vår intervju med Anna Rising från 2010 här). Hon har också varit vd för svenska Spiber Technologies (som inte har något samband med japanska Spiber Inc.) som hoppas kunna kommersialisera tekniken. 

Hittat en ny strategi

Hon och hennes forskar- och bolagskollega Jan Johansson (de är i dagsläget akademiska forskare och skilda från svenska Spibers verksamhet) tycks nu ha hittat en mer framkomlig väg. Den kan ge betydligt bättre mekaniska egenskaper hos den syntetiska spindeltråden än alternativen. 

– Vi har hittat en ny strategi för att producera mycket starkare trådar, starkare än de spindeln själv spinner, berättar Anna Rising. 

Nyckeln är att använda sig av bakterier och designa spindeltrådsproteiner som i vissa delar är fetare än de naturliga spindeltrådsproteinerna. En spindel kan inte själv producera sådana proteiner eftersom de skulle fastna i cellen under produktionen. Men för bakterier borde det inte vara något problem.  

Läs mer: Hon spinner spindelväv i labbet

Forskarnas strategi öppnar alltså för att tillverka ett slags superproteiner.  

– Nu hoppas vi ha kommit på ett sätt där vi kan låta bakterier producera sådana här designade protein i stora mängder. Proteinerna är fortfarande ganska små, men binder starkare till varandra tack vare de här fetare delarna, förklarar Anna Rising. 

De svenska forskarnas metod tycks kunna ge starkare fibrer. Men det löser inte alla problem, och mycket arbete återstår innan vi kan se tillverkning av spindeltråd i industriell skala. 

– Det kan bli svårare att producera proteinet med vår metod. Det kan bli svårt att få tillräckliga mängder och proteinerna kan klumpa ihop sig, förklarar Jan Johansson.  

Vad ska vi använda spindeltråd till? 

Tidigare pratade man om att göra fallskärmar och bilbälten av spindeltråd. Det gör man inte längre, enligt Jan Johansson. Även om man skulle kunna tillverka fallskärmar och bilbälten av spindeltråd, skulle resultatet bli extremt dyrt.  

– Det är lite oklart vad som är det bästa tillämpningsområdet för spindeltråd. Vi behöver hitta en applikation där det vore mycket bättre att använda spindeltråd än något annat, och någon sådan tillämpning har vi inte hittat ännu. Sedan är den också betydligt svårare att hantera än man trodde från början. Det är svårt att producera i stora mängder, säger han.  

Eftersom spindeltråd är så dyrt att framställa är det som ligger närmast till hands att använda spindeltråd i medicinska tillämpningar, tror Anna Rising. Spindeltråd kan till exempel hjälpa nerver att återbildas, och sedan brytas ner i kroppen.  

– Det tar väldigt lång tid att ta fram nya material för medicinsk användning, så jag tror att det här ligger decennier framåt i tiden, säger Anna Rising.  

Anna Risings och Jan Johanssons artikel ”Doing what spiders cannot – A road map to supreme artificial silk fibres” har publicerats i ACS Nano.

Två etablerade vägar mot syntetiskt spindelsilke

Det har hittills funnits två spår för att tillverka syntetiskt spindelsilke. Det ena går ut på att producera spindeltrådsproteiner under förhållanden som ska likna de naturliga. Proteinerna spinns till fibrer, som kan spinnas till tråd. Det har dock inte gett samma åtråvärda mekaniska egenskaper som spindelns egen tråd.  

Det andra spåret har kommit närmare spindeltrådskvalitet, men mängderna har varit för små för att tillverkningen ska vara ekonomiskt hållbar. Här har man utgått från bioteknik och använt sig av organiska lösningsmedel för proteinerna inte ska klumpa ihop sig och man ska kunna spinna en fiber. 

Ania Obminska

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

Debatt