Sterkte van spinrag is kwestie van eiwitpolymerisatie, smeltkristallisatie en de rheologie binnen het achterwerk van een spin

Amerikaanse ingenieurs denken te hebben achterhaald hoe spinnen hun spinrag zo sterk weten te maken. Het is een combinatie van chemie en fysica, zo blijkt uit een publicatie in het Journal of Experimental Biology.

De werktuigbouwers van de Non-Newtonian Fluid Dynamics Research Group van het MIT onttrokken zijde-oplossing aan de spinklier van de reuzenwielwebspin (Nephila clavipes). Ze bestudeerden de viscositeit daarvan met speciaal voor dit doel geconstrueerde miniatuur-rheometers.

Het blijkt dat de oplossing voor 30 tot 40 procent uit polypeptiden bestaat. De spinklieren maken daar vaste polymeervezels van, die niet meer oplosbaar zijn in water. De onderzoekers vergelijken het met de manier waarop eiwit stolt bij verwarming.

De vezels worden vervolgens door een S-vormig kanaal geperst. Daarbij worden ze opgelijnd, zodat een soort vloeibaar kristal ontstaat. De viscositeit wordt op dat moment een factor 500 lager zodat de draad gemakkelijk naar buiten glijdt.

Als de draad buiten de spin droogt terwijl hij wordt opgerekt, dan blijven er kristallijne gebiedjes bestaan binnen de amorfe matrix. Die nanokristalletjes versterken de structuur ongeveer op dezelfde manier als glasvezels in kunststoffen.

De onderzoekers willen nu proberen het om spinnenproces na te bootsen met synthetische polymeren, eventueel met nanovezeltjes als vulmateriaal. Uiteindelijk hopen ze kunststoffen te kunnen maken die mechanisch even goed of zelfs beter zijn dan spinzijde.

bron: persbericht MIT