ให้ความรู้เกี่ยวกับแมงมุม

ทีมวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศที่นักวิจัยของ UPM มีส่วนร่วมได้พัฒนาวิธีการที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีวภาพ ซึ่งเป็นครั้งแรกที่จะช่วยให้นักวิจัยสามารถปั่นใยไหมเทียมได้เหมือนแมงมุม และเพื่อผลิตเส้นไหมยาวหลายกิโลเมตรได้อย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยจากศูนย์เทคโนโลยีชีว การแพทย์แห่ง Universidad Politécnica de Madrid มีส่วนร่วมในโครงการวิจัยนี้ซึ่งเพิ่งตีพิมพ์ในวารสารNature Chemical Biology ผลการศึกษาแสดงให้เห็นขั้นตอนแรกในการผลิตไหมแมงมุมเทียมโดยเลียนแบบขั้นตอนตามธรรมชาติของแมงมุม การเลียนแบบนี้ได้มาจากการพัฒนาโปรตีนรีคอมบิแนนท์ที่มีความสามารถในการละลายน้ำแบบเดียวกับไหมธรรมชาติและระบบการหมุนตามที่เกิดขึ้นในต่อมแมงมุม สารละลายในน้ำ ความเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างการปั่นด้าย และการลดค่า pH การผลิตเส้นใยที่มีคุณสมบัติเทียบเท่าหรือปรับปรุงคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของใยแมงมุมถือเป็นความก้าวหน้า เนื่องจากงานอื่นๆ ก่อนหน้านี้ใช้เฉพาะสารละลายที่เป็นน้ำเท่านั้น นักวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะผลิตเส้นใยยาวหลายกิโลเมตรที่มีคุณสมบัติเชิงกลคล้ายกับใยแมงมุม วัสดุนี้มีการใช้งานที่ยอดเยี่ยมในด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อและเวชศาสตร์ฟื้นฟู และอื่นๆ ผ้าไหมเป็นวัสดุที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูงและมีสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม เนื่องจากมีความแข็งแรงและเปลี่ยนรูปได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตามผ้าไหมทั้งหมดไม่เหมือนกัน เมื่อเปรียบเทียบกับไหมที่ได้จากเวิร์ม (สายพันธุ์ Bombyx mori) ไหมที่แมงมุมผลิตขึ้นมีสมบัติเชิงกลที่ดีกว่า และถือเป็นเส้นใยธรรมชาติที่มีคุณสมบัติเชิงกลสูงสุด ลักษณะเฉพาะเหล่านี้ทำให้ใยแมงมุมเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมในฐานะวัสดุชีวภาพในด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับที่เกิดขึ้นในกรณีของใยแมงมุม ใยแมงมุมไม่เคยมีการผลิตในระดับอุตสาหกรรมมาก่อน เนื่องจากแมงมุมเป็นสัตว์ที่อยู่โดดเดี่ยวและเป็นสัตว์ที่กินสัตว์อื่น ซึ่งทำให้ยากต่อการเจริญเติบโตของพวกมันในที่กักขัง ใย สาระน่ารู้เรื่องแมงมุม ประกอบด้วยโปรตีน (สไปดริน) ซึ่งก่อนการปั่นด้าย ใยแมงมุมจะยังคงเก็บไว้เป็นสารละลายในน้ำในต่อมเฉพาะของสัตว์ การศึกษาก่อนหน้านี้ที่ดำเนินการโดยสมาชิกของทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์การเกษตรแห่งสวีเดนและสถาบัน Karolinska Institutet แนะนำว่ามีการไล่ระดับค่า pH อย่างมีนัยสำคัญในต่อมไหม การควบคุมการไล่ระดับสีส่งผลต่อส่วนเฉพาะของโปรตีนใยแมงมุม และเป็นผลให้เส้นใยเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วที่ตำแหน่งเฉพาะในเครื่องมือการผลิต สิ่งนี้ช่วยในการออกแบบโปรตีนใยแมงมุมเทียมที่มีลำดับกรดอะมิโนของสไปดรินของสองสปีชีส์ที่แตกต่างกัน โปรตีนไคเมอริกนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถละลายน้ำได้พอๆ กับโปรตีนใยแมงมุมตามธรรมชาติ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถผลิตไหมในปริมาณมากโดยใช้แบคทีเรีย ดังนั้น การผลิตใยแมงมุมเทียมจึงปรับขนาดได้ และเป็นผลให้น่าสนใจสำหรับอุตสาหกรรม เพื่อเลียนแบบกระบวนการทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นในต่อมไหมของแมงมุม ทีมวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ Anna Rising ได้สร้างกระบวนการปั่นเส้นใยเลียนแบบธรรมชาติที่มีประสิทธิภาพ โดยการลดค่า pH และด้วยความช่วยเหลือของความเครียดที่ปรากฏในท่อปั่นเส้นใย จะได้เส้นใยกิโลเมตริกจากสารละลายโปรตีนในน้ำ นักวิจัยกล่าวว่า "นี่ถือเป็นตัวอย่างแรกที่ประสบความสำเร็จในการปั่นไหมใยแมงมุมเลียนแบบธรรมชาติ เราได้ออกแบบกระบวนการที่สรุปกลไกระดับโมเลกุลที่ซับซ้อนหลายอย่างของการปั่นไหมพื้นเมือง ในอนาคตสิ่งนี้อาจทำให้อุตสาหกรรมการผลิตไหมแมงมุมเทียมสำหรับการใช้งานด้านวัสดุชีวภาพหรือสำหรับการผลิตสิ่งทอขั้นสูง"