Spindelns sju spindeltrådar – en unik källa till biomimetisk materialproduktion

Spindlar har utvecklats under mer än 400 miljoner år och kan idag spinna upp till sju olika typer av silke med olika egenskaper och  användningsområden, vilka produceras av specialiserade körtlar. Fem av dessa silkestyper spinns till trådar med vitt skilda mekaniska egenskaper. Här återfinns den segaste tråden människan känner till (major ampullate silk) men också trådar som är mycket elastiska (tänjbara till >200%, flagelliform silk) och trådar som är motståndskraftiga mot vatten (minor ampullate silk).

Utöver dessa fem trådtyper kan spindeln även producera två olika typer av klister (pyriform och aggregate silk).

Trådarna och klistren tillverkas från förnyelsebara råvaror, blidas under loppet av någon mikrosekund, och i en process som är helt vattenbaserad. Det här gör spindeltråd väldigt spännande att studera av flera anledningar. Vi kommer att öka vår förståelse för hur spindelns specialiserade körtlar fungerar och hur de skiljer sig åt; Vilka komponenter krävs för att spinna en tråd? Vilka förhållanden i körtlarna är viktiga för lagring och spinning? Vilka protein ger vilka mekaniska egenskaper? Vi kommer också producera konstgjorda trådar med proteinkompositioner som motsvarar de naturliga hos de olika trådarna, och därigenom möjliggöra produktion av trådar med vitt skilda mekaniska egenskaper och användningsområden. Slutligen kommer vi studera om vi kan utveckla nya klister genom att producera de protein som ingår i spindlarnas egna klister.

I ett delprojekt använder vi oss av maskininlärning för att skapa en modell som kan hjälpa oss att förstå hur de olika komponenterna som återfinns i trådar från olika arter påverkar spindeltrådens mekaniska egenskaper. Målet är att även kunna använda denna även för att optimera kompositionen och de mekaniska egenskaperna hos de konstgjorda trådarna vi producerar.