Wie die Spinne hochstabile und elastische Fäden zieht

Forscher der Technischen Universität München (TUM) und der Universität Bayreuth haben herausgefunden, wie die Spinne aus den im Inneren der Spinndrüse gespeicherten Spinnenseidenproteinen in Sekundenbruchteilen lange Polymerfäden zieht, die dreimal so fest sind wie die derzeit besten synthetischen Fasern und die zusätzlich noch elastisch sind.

Spinnenfäden bestehen aus langen Ketten aus Aminosäure-Bausteinen, wobei mehrere Ketten über stabile physikalische Bindungen miteinander vernetzt sind. Sie bewirken die Stabilität. Dazwischen befinden sich unvernetzte Bereiche, sie sind für die hohe Elastizität verantwortlich. In der Spinndrüse befindet sich eine hoch konzentrierte wässrige Lösung von Seiden-Proteinen als polymere Vorprodukte, bei denen unter den Speicherbedingungen eine Quervernetzung durch Salzbrücken in Regulatordomänen unterbunden ist. In den Knäueln sind die polaren Bereiche außen und die Wasser abweisenden Teile der Kette im Inneren. Dies stellt die gute Löslichkeit in der wässrigen Umgebung sicher. Gelangen die so geschützten Proteine in den Spinnkanal, finden sie dort eine völlig andere Salzkonzentration und -zusammensetzung vor. Die Salzbrücken der Regulatordomäne werden dadurch instabil und die Kette kann sich entfalten. Durch die Strömung im engen Spinnkanal treten zudem starke Scherkräfte auf. Die langen Eiweißketten werden parallel zueinander ausgerichtet, und nun liegen auch die für die Quervernetzung verantwortlichen Bereiche direkt nebeneinander. Ein stabiler Spinnenseidenfaden entsteht. Im Rahmen eines BMBF Verbundprojekts wird an der Entwicklung eines biomimetischen Spinnapparates gearbeitet. Presseinformation >




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Bild: TUM – Spinnennetz mit niedergeschlagenen Tautropfen an den Spinnenseidenfäden
 

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