Ein bedeutender wissenschaftlicher Fortschritt wurde durch die erfolgreiche Produktion von vollständigen Spinnenseidenfasern unter Verwendung genetisch modifizierter Seidenraupen erzielt. Diese Seide besitzt ein enormes Potenzial als skalierbare, nachhaltige und hochwertige Alternative zu synthetischen Fasern wie Nylon.

Die Seide der Seidenraupe ist die einzige tierische Seidenfaser, die dank gut etablierter Zuchttechniken in großem Maßstab kommerziell produziert wird. Die konventionelle Seide der Seidenraupe hat jedoch den Ruf, zerbrechlich zu sein. Im Gegensatz dazu ist Spinnenseide unglaublich stark und langlebig. Die Herausforderung bestand darin, eine Möglichkeit zur großflächigen Produktion von Spinnenseide aufgrund der kannibalistischen Natur von Spinnen zu finden.

In dieser Studie verwendeten die Forscher genetische Modifikationstechniken, um Seidenraupen zu entwerfen, die in der Lage sind, Spinnenseidenfasern zu produzieren. Sie fügten dem DNA der Seidenraupe ein Seidenprotein einer Webespinne hinzu und ersetzten das Gen, das für das primäre Seidenprotein der Seidenraupe verantwortlich ist. Dieser Ansatz, bekannt als CRISPR-Cas9, ermöglichte die erfolgreiche Aktivierung des Spinnenseidengens, ohne die natürliche Seidenproduktion der Seidenraupe zu beeinträchtigen.

Die resultierenden Fasern übertrafen die Erwartungen und zeigten eine hohe Zugfestigkeit und Härte. Überraschenderweise waren die Fasern auch flexibler als erwartet. Dieser Fortschritt hat signifikante Auswirkungen auf verschiedene Branchen, einschließlich der biomedizinischen Technik, der Luft- und Raumfahrttechnik und intelligenter Materialien für das Militär. Die produzierte Spinnenseide ist sogar sechsmal stärker als Kevlar, ein Material, das häufig in kugelsicheren Westen verwendet wird.

Die Forscher beabsichtigen, diesen Prozess weiter zu verfeinern, indem sie genetisch modifizierte Seidenraupen entwickeln, die Spinnenseidenfasern unter Verwendung von natürlichen und entworfenen Aminosäuren produzieren können. Sie glauben, dass dieser Ansatz ein enormes Potenzial hat, noch stärkere und vielseitigere Seidenfasern zu schaffen.

Die Möglichkeit, Spinnenseidenfasern durch genetisch modifizierte Seidenraupen zu produzieren, bietet nicht nur eine nachhaltige Alternative zu synthetischen Fasern, sondern eröffnet auch Möglichkeiten, den globalen Bedarf zu decken. Die Fasern können als chirurgische Nähte verwendet werden, um den Bedarf an über 300 Millionen jährlichen Eingriffen zu decken.

Quellen:
– Donghua University
– EurekAlert