Wissenschaftler lösen Geheimnis der Spinnenseide

Wissenschaftler der Arizona State University haben mithilfe der Laserlichtstreuungstechnik die Geheimnisse der Spinnenseide entschlüsselt.

„Spinnenseide verfügt über eine einzigartige Kombination von mechanischer Festigkeit und Elastizität, die es zu einem der härtesten Materialien, die wir kennen macht“, sagte der leitende Forscher Jeffery Yarger von der Abteilung für Chemie und Biochemie der Arizona State University in einer Erklärung. „Spinnenseide ist vier mal belastbarer als Stahl (bezogen auf ihr Gewicht) und kann auf das Dreifache ihrer Länge gedehnt werden ohne zu zerreißen.“

Die Wissenschaftler sehen Spinnenseide also ein erstaunliches biologisches Polymer. Yarger und seine Kollegen untersuchten die molekulare Struktur von Spinnenseide, um später Materialien für kugelsichere Westen und künstliche Sehnen zu erschaffen. Womöglich bringt diese auch gewisse Vorteile beim Verlegen von Bodenbelägen, denn damit können Spezialböden hergestellt sind.

Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die elastischen und mechanischen Eigenschaften von Spinnenseide erfolgreich bestimmt haben. Wissenschaftler glauben, dass ihre Erkenntnisse zukünftigen Modellen helfen werden, die die Interaktion von mechanischen Eigenschaften und der molekularen Struktur der Seide simulieren sollen.

„Diese Informationen sollen helfen, einen Bauplan für bio-inspirierte Materialien zu entwickeln“, sagte Yarger.

Die Wissenschaftler haben aufgezeichnet, was mit einem äußerst schwachen Laser (weniger als 3,5 Milliwatt) passiert, wenn dieser durch ein Spinnennetz gleitet. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die elastischen Steifigkeiten einzelner Faden räumlich abbilden, ohne diese zu zerreißen. Dabei fanden sind Unterschiede zwischen den einzelnen Fasern, Kreuzungen und Klebepunkten.

Die Forscher untersuchten verschiedene Arten von Spinnweben, einschließlich Nephila clavipes, A. aurantia, L. Hesperus und P. viridans

Ihre Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass die Superkontraktion der Spinne hilft, die Eigenschaften der Seide während des Spinnprozesses anzupassen.

„Diese Studie ist einzigartig, weil wir alle elastischen Eigenschaften von Spinnenseide extrahieren konnten, die nicht mit herkömmlichen Tests gemessen werden können“ sagte Yarger. Die Ergebnisse der Studie wurden vor Kurzem in der Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht.

Die künstliche Herstellung von Spinnenseide ist nicht nur für Hersteller kugelsicherer Westen interessant. Die NASA beispielsweise will aus einem solchen Material einen Weltraumlift herstellen, der an einem Kabel mit den Eigenschaften von Spinnenseide von der Erde bis zu einer geostationären Station fahren könnte