Seidenraupen mit Spinnengenen produzieren härtere Fasern als Kevlar

Seidenraupen sind einfach zu züchten und für die Seidenproduktion zu nutzen. Spinnen jedoch fressen sich gegenseitig, man muss sie weitgehend getrennt halten und deshalb ist ihre Zucht aufwändiger. Dafür ist die Seide einiger Spinnenarten der Raupenseide weit überlegen: fester und dabei erstaunlich flexibel. Chinesische Forscher wollten wissen, ob sie die bessere Seide auch von den Raupen bekommen können – und implantierten ihnen deshalb Spinnengene.

Forscher wollten Naturfasern à la Kevlar produzieren

Kevlar ist den meisten Menschen ein Begriff, die Kunstfaser verfügt über eine enorme Festigkeit kombiniert mit einem ungewöhnlich geringen Gewicht. Darum wird sie zum Beispiel zur Herstellung schusssicherer Westen verwendet. Die Wissenschaftler um Junpeng Mi am College of Biological Science and Medical Engineering der Donghua-Universität setzten sich zum Ziel, die berühmte Faser auf natürlichem Weg zu übertreffen – ohne dass der Aufwand dafür ausufert. Denn preislich leistbar sollte das Produkt ebenfalls sein.

Um ihr Ziel zu erreichen, fügten sie das MiSp-Protein der Kugelspinne Araneus ventricosus mit Hilfe der Genschere CRISPR-Cas9 in die DNA von Seidenraupen ein. Das Protein ist federführend zuständig für die Seidenproduktion des Achtbeiners. Den Wissenschaftlern gelang es dabei, andere Aspekte der natürlichen Seidenproduktion ihrer Versuchstiere unberührt zu lassen.

»Strategische Resscource, die dringend erforscht werden muss«

Das Ergebnis übertraf die Erwartungen der Forscher bei Weitem: Die Zugfestigkeit der neuen Fasern lagern bei 1.299 MPa, die Zähigkeit bei 319 MJ/m3. Auch die Flexibilität lässt nicht zu wünschen übrig, und das, obwohl das MiSp-Protein eher Seide produziert, die zwar widerstandsfähig, aber kaum dehnbar ist. Mi äußert sich dazu wie folgt: »Spinnenseide stellt eine strategische Ressource dar, die dringend erforscht werden muss. Die außergewöhnlich hohe mechanische Leistung der in dieser Studie hergestellten Fasern ist in diesem Bereich sehr vielversprechend. Diese Art von Fasern kann als chirurgisches Nahtmaterial verwendet werden und deckt einen weltweiten Bedarf von über 300 Millionen Eingriffen pro Jahr.«

Einsatzmöglichkeiten ergeben sich auch in der Kleidungsherstellung, ebenso wie bei der Luft- und Raumfahrt, beim Militär und in der Biomedizintechnik. Nachzulesen sind die Forschungsergebnisse in der Zeitschrift Matter.