Doktorandprojekt: Artificiell spindeltråd - Framtidens miljövänliga klädmaterial?

Senast ändrad: 24 januari 2024
doktorand-viktoria-langwallner-artificiell-spindeltråd-på-slu

Sedan ett drygt år tillbaka doktorerar Viktoria Langwallner på HBIO, inom projektet med artificiell spindeltråd. Tillsammans med den större forskargruppen är målsättningen hög: Att härma naturen på ett sådant sätt att artificiell spindeltråd kan bli framtidens miljövänliga klädmaterial.

Spindeltråd. Töjbar och slitstark, hållbar och mångsidig: Tänk om det skulle vara framtidens klädmaterial?

I flera års tid har forskning kring framställandet av artificiell spindeltråd bedrivits genom ett samarbete mellan Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och Karolinska Institutet (KI). Hösten 2022 blev Viktoria Langwallner doktorand i projektet, som nu tar klivet upp på nästa nivå.

– Numera vet vi att svaret på frågan om det går att framställa artificiell spindeltråd är ja, så nu handlar det istället om frågan HUR seg och töjbar tråd vi kan framställa. Om resultaten blir tillräckligt bra tror jag absolut att vår spindeltråd kan ta plats inom flera områden i samhället, säger hon.

En modeindustri - av spindeltråd?

Stora delar av klädindustrin är idag kopplat till tunga kemikalier, förorenande utsläpp och står därmed som en starkt bidragande faktor till miljöförstöring. Samtidigt är kläder en vara som alla människor, världen över, använder. Så - hur löser vi detta? 

Kanske, med hjälp av artificiell spindeltråd.

– I dagsläget är vi i stadiet att tillverka artificiell spindeltråd som är nästan lika seg som den spindlar själva producerar, men målet är att den ska bli både starkare och mer töjbar än så, vilket är vad jag nu undersöker och experimenterar med, säger Viktoria Langwallner.

Den klara fördelen vore att kläder av artificiell spindeltråd skulle gå att framställa miljövänligt, helt utan miljöfarliga kemikalier och stora utsläpp - enbart av bakterietillväxt i en näringslösning. Att ersätta andra klädmaterial med artificiell spindeltråd skulle alltså potentiellt kunna minska vårt globala fotavtryck.

– Men i nuläget påverkas och förändras dock vår spindeltråd när den kommer i kontakt med väta - så vi har lite kvar att arbeta med! berättar Viktoria Langwallner.

Foto Lisa Chröisty av PhD Viktoria Langwallner (1).jpgEn artificiell spindeltråd testas i styrka och töjbarhet - hur länge håller den innan den går av?

Att härma naturen och bli “spiderwoman”

Den okunniga kanske ställer sig frågan varför artificiell spindeltråd är nödvändigt över huvud taget, varför inte bara samla in spindeltråd vävd av faktiska spindlar? Det korta svaret är att det är praktiskt omöjligt, inte minst ur aspekten utrymme. För att få tillräcklig tråd för ett enstaka klädesplagg skulle miljontals spindlar behövas - som var och en dessutom behöver hållas åtskilda en och en, för att inte äta upp varandra.

– Så att härma naturen och tillverka vår egen spindeltråd är nu istället lösningen! Dessutom är det fantastiskt hur vi kan få inspiration från de här fantastiska djuren, och göra vårt bästa för att härma deras produktion. Det finns anledning till att vi på labbet går under benämningarna “spiderwoman” och “spiderman”.

Unik forskningsgrupp - med framtiden i sikte

Forskning kring artificiell spindeltråd bedrivs på flera håll i världen, med siktet inställt på olika potentiella användningsområden. Kanske kan vi framöver se det i rymddräkter? Eller som kirurgisk sytråd - vars stygn aldrig behöver plockas bort?

Men forskningsgruppen vid SLU/KI är unik i sitt slag, som en av väldigt få grupper som forskar fram en tillverkning helt utan användning av farliga och miljöförstörande kemikalier. En faktor som å ena sidan gör det svårare att få till tillräckligt stark och töjbar tråd, men som samtidigt kan bli en del av lösningen på vår tids stora klimatproblem.

– För gemene man är det kanske helt ointressant vilka protein vi använder för att härma spindlars spinnande - men det långsiktiga målet är en vinst för alla. Och sen är det faktiskt riktigt häftigt att det här ens är möjligt att göra. 

Det första klädesplagget

Ett år in i doktorandtjänsten har Viktoria redan skapat flera varianter av egen-spunnen artificiell spindeltråd. Men när ett helt nystan komplett med artificiellt spindeltråds-garn är färdigspunnet - och vilket det första klädesplagget blir - får framtiden nu utvisa.

– Jag hoppas att det blir möjligt inom mina fem år som doktorand, och även om det inte skulle ske jag tror definitivt att det kommer att ske så småningom, säger Viktoria Langwallner.

Foto Lisa Chröisty av PhD Viktoria Langwallner (2).jpg

Från studier av spindlar till färdig artificiellt spunnen spindeltråd. Kan detta vara framtidens klädmaterial? Det är målsättningen doktoranden Viktoria Langwallner arbetar mot.

Fakta:

  • Doktorandtjänsten finansieras av Formas och beräknas pågå under perioden 2022-2027
  • Projektet drivs huvudsakligen av doktoranden Viktoria Langwallner, doktorand vid SLU, i samarbete med en större grupp forskare med olika spetskompetens. Huvudhandledare för Viktoria Langwallner är Anna Rising som själv är professor vid SLU och gruppledare på KI inom bland annat artificiell spindeltråd, och som biträdande handledare finns både Benjamin Schmuck och Gabriele Greco. 

De sju stegen - så går det till när artificiell spindeltråd tillverkas:

  1. Inledningsvis designas en kedja av aminosyror (så kallade polymer), som bygger upp protein. Den exakta ordning vilken aminosyrorna i proteinet placeras påverkar egenskaperna hos den kommande spindeltråden.
  2. För att få fram det önskade proteinet skickar forskarna beställning hos ett externt företag av en så kallad “DNA-sekvens”.
  3. DNA-sekvensen som levereras fungerar som en instruktionsmall för hur proteinet sedan ska sättas samman av de celler som i sin tur producerar den önskade protein-kedjan.
  4. Därefter är det dags att härma spindlarna genom att koncentrera spindeltråds-proteinet, en process som sker även inne i spindelns kropp.
  5. Det koncentrerade proteinet fylls sedan i sprutor som genom en maskin skjuts ut i vattenlösning, där den artificiella spindeltråden bildas. Här påverkar processer som pH-värde och salthalt hur stark och töjbar slutprodukten blir.
  6. Trådarna samlas upp och häftas en och en på självhäftande tejp, så att en maskin sedan kan testa dess styrka såväl som töjbarhet.
  7. … Och sedan återgår processen tillbaka till första steget - för att utifrån det slutgilitiga resultatet ändra på olika parametrar inom processen för att få en annan, förhoppningsvis bättre, produkt nästa gång.