Biyomimetik süreçlerle yapay örümcek ipeği üretildi

İsveç’te bilim insanları birçok alanda kullanımı olan örümcek ipeğini kilometrelerce uzayacak bir ip şeklinde üretmeyi (eğirmeyi) başardılar.
Ruhan Alpaydın - bilimsoL
Çarşamba, 11 Ocak 2017 14:22

Hafifliğine ve elastikliğine rağmen çelikten daha güçlü olması, dokuların içinde implant olarak yer alabilmesi (örneğin, yapay kas malzemesi olarak kullanımı) vb. özellikleri ile örümcek ipeğinin yapay olarak üretimi, malzeme bilimcilerinin önemli problemlerinden birisiydi. Zira örümcekleri bu iş için kullanmak zahmetli ve verdikleri ipek kısıtlı miktarda idi. İpek böceklerini bir arada tutarak ipek üretmelerini sağlamak mümkünken, örümcekler bir arada tutuldukları zaman birbirlerini öldürüyorlar.

Örümcekler, ağlarını ürettikleri bu ipek ile örüyor. Havada uçan sinekler vb. canlılar bu şekilde ağlarına takılıyor ve örümcekler bunlarla besleniyor. Aynı zamanda örümcekler kendi yumurtalarını da bu ipekle sararak koruyorlar. Ağlarını bir rüzgar gülü gibi kullanıp rüzgarın yönünü anlayarak, kendileri için hareket doğrultusu belirliyorlar.

İsveç Ziraat Bilimleri Üniversitesi ve Karolinska Enstitüsü’nden Anna Rising’in liderliğinde uluslararası bir araştırma ekibi, çevrimiçi olarak yayımlanan makalelerinde, kilometre uzunluğunda gerçek örümcek ipeği özelliklerine sahip ipek üreten bir yöntem geliştirdiklerini duyurdular. Yöntem, biyomimetik eğirme sürecini, yani örümceğin ipeği üretim şeklini taklit eden süreci içeriyor.

ÖRÜMCEKLER NASIL İPEK ÜRETİYOR?

Örümceğin ipeği, karnındaki ipek bezlerindeki sulu eriyik olarak saklanan proteinlerden oluşuyor. Araştırma ekibi, daha önceki çalışmalarında ipek bezinin içerisinde pH tırmandırıcı (İng. pH gradient) yer aldığını ve pH derecesi (asitlik derecesi) tırmandırıcının örümcek ipeğinin belli kısımlarına etki ettiğini ve bu şekilde de fiber üretiminin, tanımlı bir yerde hızlı bir şekilde üretilmesini sağladığını tespit etmişler. Bu bilgiyi, bakterilerde yapay ipek proteininin büyük kütleler halinde üretimi sağlamak için kullanmışlar ve böylelikle üretim ölçeklenebilir, yani endüstriyel kullanıma uygun hale gelmiş. Ekibin işini kolaylaştıran sürpriz bir gelişme ise bu yapay proteinin, tıpkı doğal ipek proteinleri gibi suda çözünebilir olması olmuş. Böylelikle proteinleri çok yüksek konsantrasyonlarda çözünür tutmak mümkün olmuş.

Anna Rising, “Çalışmamız, biyomimetik örümcek ipeği üretimin ilk başarılı örneği. Doğal ipek eğirmenin karmaşık moleküler mekanizmalarının bir çoğunu tekrarlayan bir süreç tasarladık. Böylelikle gelecekte, biyomalzeme uygulamaları veya tekstil üretimi için yapay örümcek ipeği üretimi mümkün olacak” diyor.

Aşağıdaki videolarda yapay olarak üretilen örümcek ipeği ve bu ipeğin makaraya sarılması izlenebilir:

 

İlgili haber:

http://www.slu.se/en/ew-news/2017/1/spinning-spider-silk-is-now-possible/

İlgili makale:

Marlene Andderson vd., “Biomimetic spinning of artificial spider silk from a chimeric minispidroin”, Nature Chemical Biology, Brief Communication: Published Online, 9 Jan 2017, Doi: 10.1038/nchembio.2269