Felfedték a selyemhernyó titkát – mitől rendkívül erős a selyemszál?

A kutatók régi vágya, hogy laboratóriumi körülmények között előállítsanak olyan selymet, amely alapanyagul szolgálhat extra-erős védőruháknak, sport felszereléseknek vagy akár mesterséges csontszövethez is felhasználható.

A Nature eheti számában David Kaplan és Hyoung-Joon Jin, az amerikai Tufts University professzorai arról számolnak be, hogy rájöttek, hogyan képes a selyemhernyó a természet legerősebb szálának előállítására.

A petétől a gubóig

A selyemhernyók kezdetben apró, sárga vagy szürke, mozdulatlan és látszólag élettelen pete formájában léteznek. Május elején a petékből kiszabadul a lárva, amely eszeveszett táplálkozás után – eperfalevelet habzsol – ismét bezárkózik, ezúttal egy gubóba, hogy azután végleg életre keljen, és egy vagyont hagyjon maga után, ami selyemben körülbelül ezermétenyi nyers szálat jelent.

A selyemhernyó termesztők persze nem engedik, hogy a bábok életre kelljenek: a gubó elkészülte után a bábot forró gőzzel vagy levegővel megölik, a szálakat összeragasztó anyagot forró vízben feloldják, majd megkeresik a kezdő szálat és elkezdik legombolyítani. (A ragasztó anyagot egyébként az állat egyik mirigye termeli.)

A legombolyított szál nagyon vékony, ezért több szálat sodornak belőle össze, így megfelelő vastagságú selyem keletkezik. A selyemszövet lehet leheletfinom, áttetsző, fátyolszerű, de egészen nehéz, vastag és súlyos brokát is.

A megoldás pofonegyszerű!

Az amerikai kutatók szerint a selyem erősségét nagymértékben befolyásolja a gubóban lévő vízmennyiség. Az eddig is ismert volt, hogy a selyemszál többféle fehérjét tartalmaz, ezek adják a szál erősségét, de hogy ezek a fehérjék hogy képesek úgy összeállni, hogy közben a gubót ne tömítsék el, az rejtély volt.

A Tufts Egyetem kutatói a gubóból kinyert selyemszálból először eltávolították a ragasztóanyagot, majd azt vizsgálták, hogy a szálakat felépítő fehérjék hogyan viselkednek különböző mennyiségű víz hatására.

Azt találták, hogy a vízmennyiség csökkentésével a kis fehérjeszigetecskék ún. micellákba csoportosultak, amelyek egy nagyobb gél-szerű struktúrába kapcsolódnak össze. Ebben a gélszerű állapotban a fehérjék továbbra is oldott állapotban vannak, amely révén az idő előtti kristályosodás elkerülhető.

A selyemkészítés titka tehát, annak finom szabályozása, hogy a gubóban lévő fehérjék, amíg szükséges oldott állapotban maradjanak. Ennek feltétele, hogy a selyemhernyó a gubóban lévő vízmennyiséget folyamatosan felügyelje.

A kutatók szerint az eredmények az orvostudományban áttörést hozhatnak: a selyemszálak például felhasználhatóak lehetnének térdszalag sérüléseknél, vagy mesterséges csontszövet pótlásnál.