Zijde is een ijzersterk materiaal, maar het namaken, is geen makkie. Toch is dat deze onderzoekers nu gelukt met behulp van bacteriën.

Spinnenzijde of spinsel is een van de sterkste natuurlijke materialen. Niet zo gek ook dat wetenschappers spinnendraad proberen na te maken. Die synthetische versies zijn alleen nog niet helemaal perfect, maar wetenschappers van Washington University beweren nu met behulp van bacteriën een biosynthetische versie van spinnenzijde te hebben gemaakt die net zo sterk is al the real stuff.

Lees ook: Fruit langer vers door eetbaar laagje zijde

Geitenzijde

Onderzoekers hebben al vaker geprobeerd spinnenrag na te maken door bijvoorbeeld de genen die hiervoor verantwoordelijk zijn in wormen, bacteriën en zelfs geiten te plaatsen. Maar geen van deze pogingen waren echt geslaagd.

Dat het de wetenschappers nu wel is gelukt, komt door de ontdekking dat de treksterkte en taaiheid van spinnenzijde positief correleert met zijn molecuulgewicht. Oftewel hoe groter de eiwitten waaruit zijde bestaat, des te sterker de zijde. Deze regel geldt ook voor synthetische zijde.

Groot, groter, grootst

Om tot hun sterke, biosynthetische zijde te komen, moesten onderzoekers eerst bacteriën genetisch aanpassen. De bedoeling was dan dat die bacteriën zeer grote eiwitten gingen maken die fuseren tot zijdedraden. Dit proces werd aangestuurd door een herhalende DNA-sequentie (een bepaalde volgorde van DNA-moleculen). Hoe vaker die sequentie werd herhaald, hoe groter het eiwit en des te sterker de resulterende zijde.

Klinkt relatief eenvoudig, maar bacteriën kunnen niet enorme DNA-sequenties aan; die hakken ze dan in kleinere stukken. En dat is nou net wat de wetenschappers niet wilden, want dat gaat ten koste van de grootte van de eiwitten en dus de sterkte van de zijde.

Om dat te omzeilen, voegden de onderzoekers een nieuwe, korte DNA-sequentie toe aan het DNA dat verantwoordelijk is voor het produceren van zijde. Dit veroorzaakte een chemische reactie tussen eiwitten, waardoor ze samen konden smelten om nog grotere eiwitten te vormen.

Eiwitten draaien

De zijde-eiwitketen die hierdoor ontstond was maar liefst 556 kiloDaltons (kDa) groot. (Dalton is  een eenheid om atoommassa’s en moleculaire massa’s in uit te drukken). Dat is langer dan natuurlijke zijde-eiwitten die meestal rond de 370 kDa groot zijn, en bijna twee keer zo lang als andere biosynthetische zijde-eiwitten die maximaal 285 kDa groot zijn.

Om het materiaal te testen, draaide het team eerst deze grotere eiwitten vervolgens tot vezels die ongeveer tien keer zo dun zijn als een menselijke haar. Uit die verschillende testen bleek toen dat de synthetische versie de natuurlijke spinnenzijde kon evenaren op het gebied van treksterkte, taaiheid, rekbaarheid en weerstand tegen vervorming.

Nu deze aanpak succesvol blijkt, willen de onderzoekers proberen om nóg grotere eiwitten te maken om zo super- supersterke zijde te produceren.

Bronnen: Biomacromolecules, Washington University in St. Louis, New Atlas

De KIJK 50 jaar-special ligt nu in de winkel met daarin de spannendste, opmerkelijkste en grappigste verhalen uit de lange geschiedenis van het blad. Wil je deze editie liever bestellen? Dat kan ook in onze webshop.