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Spinnenseide

Multifunktionale Spinnenseide – ein vielversprechender Werkstoff

| Autor / Redakteur: Gregor Lang und Thomas Scheibel / Peter Königsreuther

Bild 1: Hier der natürliche Produzent des proteinbasierten Werkstoffs Spinnenseide. Die Proteine werden inzwischen effizient und in ausreichender Menge in Bakterien produziert.
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Bild 1: Hier der natürliche Produzent des proteinbasierten Werkstoffs Spinnenseide. Die Proteine werden inzwischen effizient und in ausreichender Menge in Bakterien produziert. (Bild: Universität Bayreuth)

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Seit Langem kennen Materialexperten die einzigartigen Eigenschaften der von den Achtbeinern hergestellten Fäden, deren Zähigkeit selbst Stahl in den Schatten stellen kann. Einem Forscherteam ist nun die Herstellung von Spinnenseidenproteinen gelungen, die zu technisch einsatzfähigen Fasern gesponnen werden können.

Spinnen sind faszinierende Jäger, die im Laufe ihrer 400 Mio. Jahre langen Evolutionsgeschichte die außergewöhnlichsten Überlebensstrategien entwickelten. Sie erschlossen verschiedenste Lebensräume – man findet sie im Erdreich und sogar unter Wasser – und passten ihre Beutefangmethoden an ihre Umgebung an. Ein einzigartiges Beispiel für die Kreativität dabei bieten Radnetzspinnen.

Sie haben sich darauf spezialisiert, mit ihren Seidennetzen fliegende Insekten zu fangen. Dabei produzieren sie Seidenfäden, die durch eine einzigartige Kombination aus Festigkeit und Elastizität in der Lage sind, die hohe kinetische Energie eines einfliegenden Insekts aufzunehmen. Die Zähigkeit dieser Fasern ist bisher unübertroffenen und kann auch von synthetischen Hochleistungsfasern wie Nylon oder Kevlar nicht erreicht werden (Tabelle).

Natürliche Spinnenseide – ein robustes Bioprodukt

Spinnenseiden bestehen hauptsächlich aus Proteinen mit geringer Dichte, die biokompatibel sind und keine Immunogenität aufweisen. Da Spinnen aufgrund ihres stark territorialen Verhaltens nicht in großem Stil gezüchtet werden können und die Seidengewinnung aufwendig ist, wurden biotechnologische Verfahren entwickelt, um die Proteine großtechnisch herzustellen. Die so gewonnenen Proteine lassen sich in Lösung bringen und zu einer Vielzahl verschiedener Morphologien, wie beispielsweise Fasern, Folien, Partikeln, Schäumen oder Gelen verarbeiten. Aufgrund ihrer exzellenten mechanischen und medizinischen Eigenschaften, des etablierten Herstellungsverfahrens und der einfachen Prozessierbarkeit sind Biotechspinnenseiden marktfähige Biopolymere mit neuartigem Einsatzpotenzial.

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