Hämähäkinsilkki sopii moneen käyttöön
Hämähäkinseitissä yhdistyvät ainutlaatuisella tavalla vahvuus, sitkeys ja joustavuus. Tutkijat pystyvät nyt tuottamaan synteettistä silkkikuitua, jota kaavaillaan moniin tarkoituksiin aina lääketieteen sovelluksista vaatteisiin ja muovia korvaaviin kalvoihin.
Hämähäkinseitin erikoislaatu on tunnettu jo antiikin ajoista asti. Myös nykytiede on vahvistanut aineen harvinaiset mekaaniset ominaisuudet. Kehysseitti, mistä hämähäkki tekee verkon, on hyvin vahvaa ja samalla joustavaa. Se on myös biohajoavaa, uusiutuvaa ja kevyttä verrattuna muihin kuituihin.
Aalto-yliopistossa tutkitaan, miten hämähäkinsilkkiä voidaan tuottaa laboratoriossa biotekniikan keinoin.
Tutkija Sesilja Arangon mukaan sovelluksista puhuttaessa ensimmäinen kysymys usein on, voiko silkistä tehdä vaatteita. Vastaus on, että voi. Esimerkiksi Stella McCartney on suunnitellut hämähäkinsilkistä mekon.
– Käytännössä kuitenkin uskon, että biolääketieteen sovellukset, kuten kirurginen lanka, ovat ensimmäisiä sovelluskohteita, sanoo proteiinipohjaisia materiaaleja tutkiva Aranko Aalto-yliopiston biotuotteiden ja biotekniikan laitoksesta.
Hän kuuluu biomolekulaariset materiaalit -tutkimusryhmään, jota johtaa professori Markus Linder.
Hämähäkkejä riittää maailmassa, sillä erilaisia lajejakin on tunnistettu noin 50 000. Tutkijat arvioivat, että vähintään saman verran on vielä löytymättä.
Miksei hämähäkkejä voi suoraan valjastaa tuotantoeläimiksi? Pienimuotoisia kokeita on kyllä tehty. Aranko näyttää videota, jossa otusparka on kytketty kiinni pöytään ja siltä kerätään pinsetillä lankaa pienelle kelalle. Hän tarkentaa, että videota ei ole otettu Aalto-yliopistossa eikä siellä edes käytetä hämähäkkejä tutkimuksissa.
Selvää on, että silkin kerääminen hämähäkeiltä teollisessa mittakaavassa ei ole mahdollista, koska sitä ei tietenkään saataisi riittävästi. Lisäksi hämähäkit ovat petoeläimiä ja popsivat myös toisiaan, eli niitä ei voi tarhata.
Seitin DNA-sekvenssi tunnetaan, minkä ansiosta sitä voidaan valmistaa synteettisesti. DNA kopioidaan ja valmistetaan sen avulla silkkiproteiinimolekyyleja tuotto-organismeissa. Tämän voi tehdä esimerkiksi turvallisissa E.coli-bakteereissa.
– Lisäetuna on, että proteiinia voidaan muokata. Siihen voidaan esimerkiksi lisätä jotain muuta proteiinia, jolla on lääketieteellisesti hyödyllinen biologinen aktiivisuus.
Luonnosta löytyy monia kiinnostavia materiaaleja, joita voidaan hyödyntää ja mallintaa tutkimuksessa. Lupaavia kohteita ovat komposiittimateriaalit. Esimerkiksi selluloosan ja silkin yhdistelmästä saadaan yhtä aikaa lujaa, jäykkää ja sitkeää materiaalia.
Linderin mukaan erilaisia silkkiproteiineja voivat tuottaa monet organismit. Esimerkiksi simpukankuoren helmiäinen rakentuu kalsiumkarbonaattikiteistä, jotka liimautuvat toisiinsa erään silkkityyppisen joustavan proteiinin avulla.
Tällaisten yhdistelmien avulla voidaan lähteä suunnittelemaan komposiittimateriaaleja, joita ei luonnossa esiinny.
Selluloosa on lujaa, kestävää, helposti saatavaa ja kustannustehokasta raaka-ainetta. Liimaamalla yhteen muunneltua silkkiproteiinia ja hyvin pieniä sellukuituja saadaan ominaisuuksiltaan ainutlaatuista materiaalia. Komposiitin käyttömahdollisuudet ovat erittäin laajat.