Geheim van superkrachtige spindraad eindelijk ontrafeld?

Amerikaanse wetenschappers zeggen stap dichter bij industriële imitatie te zijn

Er gebeurt wereldwijd veel onderzoek naar, maar toch zijn wetenschappers er nog altijd niet in geslaagd om de zijden draad van spinnen na te maken. Maar Amerikaanse onderzoekers zeggen nu toch een belangrijke sleutel in handen te hebben.

U kent ze wel, de straffe uitspraken over de sterkte van spindraden: sommige vezels zijn tot vijf keer sterker dan staaldraad, waardoor een spinnenweb met de dikte van een pen al een vliegtuig of trein zou kunnen vangen. De combinatie van sterkte, rekbaarheid en biologische afbreekbaarheid doet dromen van een heleboel mogelijke toepassingen.

En toch slagen wetenschappers er niet in om de zijden draad na te maken. Onderzoekers van de universiteit van San Diego zeggen nu ontrafeld te hebben hoe de draad zich binnenin de spin voorvormt. Biochemicus Tom Gheysens van de UGent houdt zich ook bezig met het spinragonderzoek.

Is spindraad dan echt zo sterk?

Spindraad is inderdaad erg sterk omdat hij veel meer energie kan absorberen dan eender welk synthetisch materiaal. Dat brengt ook met zich mee dat hij veel elastischer is dan andere materialen. Dat heeft zijn voordelen, maar ook zijn nadelen. Er wordt wel eens gezegd dat men kogelvrije vesten van spindraad wil maken omdat het materiaal zo licht is. Zo’n vest van zijdedraad zou de kogel inderdaad stoppen, maar door zijn elasticiteit zou je de kogel (met vest en al, red.) toch in je lijf krijgen.

Wat zijn de toepassingsmogelijkheden?

Er zijn er massa’s. Zo is men volop bezig om de samenstelling van spindraad te gebruiken in biomaterialen en natuurlijke polymeren. Er zijn enorm veel biomedische toepassingen. Op dit moment ontwikkelt men spindraad om kraakbeen te herstellen of om er zenuwpezen van te maken.

Waaruit bestaat zo’n draad dan?

Uit hele lange en gestructureerde eiwitten. En dus niet uit kleine, functionele eiwitten zoals je die in een menselijk lichaam tegenkomt. Die eiwitten zijn te vergelijken met collageen (lijmvormend eiwit in bindweefsel, red.),

maar zijn nog veel groter en sterker. Het zijn bovendien de enige eiwitten die uitgescheiden worden en g e bruikt worden los van het lichaam van het organisme. Dat maakt de verschillen met de andere eiwitten zo groot, maar tegelijk zo interessant.

Niet elke spindraad is even sterk?

De sterkste draad is de ankerdraad, waarmee de spin zich beveiligt tegen vallen wanneer ze haar web maakt. Dat is de draad die voor wetenschappers het interessantst en het makkelijkst te melken is. De andere draden, zoals cocondraden en loopdraden, zijn veel kleiner en daarom minder makkelijk te oogsten bij een spin.

Alle spinsoorten produceren spindraad, maar het zijn niet de enige dieren die dat doen. Ook de zijdeworm en sommige mieren, kreeftjes en bijen produceren zijde. Opvallend is dat al die zijdes onafhankelijk van elkaar geëvolueerd zijn. Dat wil zeggen dat de natuur op verschillende momenten bij verschillende organismes op hetzelfde uitwendige eiwit is uitgekomen. Dat zorgt ook voor heel wat verschillende eiwitsamenstellingen. Zelfs binnen de soort kunnen er verschillen zijn. Het hangt zelfs af van het dieet van het dier. Als een spin alleen vliegen eet, heeft haar draad andere eigenschappen dan bij een spin die vooral sprinkhanen eet. Het is erg adaptief.

Als de natuur het zo dikwijls kan, waarom kunnen wij dan geen spindraad maken?

De hele kleine eiwitten zijn makkelijk na te maken, zoals nu volop in de biotechnologie gebeurt. Maar het eiwit van spindraad is twintig tot honderd keer langer. Dat betekent dat de parameters om die eiwitten te vouwen veel moeilijker juist te krijgen zijn. Het is heel gemakkelijk om grote hoeveelheden van het eiwit buiten de spin te krijgen, maar je weet niet wat er zich allemaal in een spinnenlichaam afspeelt om het zo te maken. Wat de Amerikaanse onderzoekers nu bekend maakten, ziet er heel mooi uit, maar het is af te wachten of ze hun claim kunnen waarmaken.

Het is niet de eerste keer dat zo’n claim gebeurt, en toch zijn we er nog altijd niet achtergekomen. In Amerika heeft de firma Bolt Threads blijkbaar wel een methode gevonden om de eiwitten van spinnenzijde te produceren. Maar ook zij ondervinden problemen om de juiste aminozuursequenties te vinden.

Tom Gheysens Biochemicus UGent ord ‘‘Spindraad wordt al gebruikt om kraakbeen te herstellen of zenuwpezen te maken.’’