Synthétique de la production soie d&#39;araignée sur l&#39;échelle du laboratoire

Yang Hsia; Eric Gnesa; Ryan Pacheco; Kristin Kohler; Felicia Jeffery; Craig Vierra

doi:10.3791/4191

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Article de méthode

Synthétique de la production soie d'araignée sur l'échelle du laboratoire

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DOI :

10.3791/4191

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18 juillet 2012

Yang Hsia¹ , Eric Gnesa¹ , Ryan Pacheco¹ , Kristin Kohler¹ , Felicia Jeffery¹ , Craig Vierra¹

¹Department of Biological Sciences, University of the Pacific

Dans cet article

Résumé

Malgré les excellentes propriétés mécaniques et biochimiques de soies de l'araignée, ce matériau ne peut être récolté en grandes quantités par des moyens conventionnels. Nous décrivons ici une stratégie efficace pour faire tourner fibres artificielles de soie d'araignée, ce qui est un processus important pour les enquêteurs qui étudient la production de soie d'araignée et de leur utilisation en tant que prochaine génération de biomatériaux.

Résumé

Comme la société progresse et les ressources se raréfient, il est de plus en plus important de cultiver de nouvelles technologies qui biomatériaux ingénieur de la prochaine génération avec des propriétés de haute performance. Le développement de ces nouveaux matériaux structurels doit être rapide, rentable et sur les méthodologies de traitement et des produits qui sont respectueux de l'environnement et durable. Araignées tissent une multitude de différents types de fibres avec diverses propriétés mécaniques, offrant une riche source de matériaux d'ingénierie prochaines génération pour le biomimétisme qui rivalisent avec les meilleurs matériaux naturels et anthropiques. Depuis la collecte de grandes quantités de soie d'araignée naturelle n'est pas possible, la production de soie synthétique a la capacité de fournir aux scientifiques d'avoir accès à un approvisionnement illimité de threads. Par conséquent, si le procédé de filage peut être simplifié et perfectionné, les fibres d'araignée artificielle ont le potentiel de l'utilisation pour un large éventail d'applications allant des gilets pare-balles, suture chirurgicales, cordes et cordages, les pneus, les cordes pour instruments de musique, et les matériaux composites pour l'aviation et de la technologie aérospatiale. Afin de faire progresser le processus de soie synthétique de production et de céder des fibres qui affichent une faible variance dans leurs propriétés des matériaux à partir de spin à tourner, nous avons développé un protocole de filage au mouillé qui intègre l'expression de protéines recombinantes de soie d'araignée dans les bactéries, la purification et la concentration des protéines , suivie par extrusion de fibres et une post-rotation mécanique de traitement. Il s'agit de la première représentation visuelle qui révèle un processus étape par étape pour faire tourner et d'analyser les fibres de soie artificielle sur une échelle de laboratoire. Il fournit également des détails afin de minimiser l'introduction de la variabilité entre les fibres filées à partir de la dope même filature. Collectivement, ces méthodes va propulser le processus de production de la soie artificielle, ce qui conduit à des fibres de meilleure qualité qui dépassent les soies d'araignée naturelle.

Introduction

Soie de l'araignée a des propriétés mécaniques extraordinaires qui effectue des matériaux synthétiques, y compris plusieurs en acier haute résistance, le kevlar et le nylon. ¹ araignées tissent au moins 6-7 différents types de fibres qui affichent diverses propriétés mécaniques, chacun étant conçu avec des quantités variables de résistance à la traction et l'extensibilité pour effectuer des tâches spécifiques. biologiques ² Les chercheurs sont rapidement la poursuite de l'utilisation de la soie d'araignée en tant que biomatériaux de la prochaine génération en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, leur biocompatibilit....