Muligt gennembrud i produktion af kunstigt edderkoppespind
Et hold forskere fra SDU NanoSYD har udviklet en metode, der virker lovende i forhold til produktion af kunstigt edderkoppespind. Bag gennembruddet står et flerårigt samarbejde mellem det Tekniske og det Naturvidenskabelige Fakultet på SDU.
Edderkoppespinds imponerende egenskaber har fascineret forskere i umindelige tider. Det er stærkt som stål, men let som en fjer. Og så er det endda fleksibelt og kan strække sig til dobbelt længde uden at miste sin styrke.
– Kunstigt fremstillet edderkoppespind har potentiale til at revolutionære alt lige fra tøjproduktion, rumfart, flyvemaskiner til medicinske indgreb, så det er et yderst interessant materiale. Det er umuligt at producere naturligt edderkoppesilke i industrielle mængder, hvorfor en kunstig løsning er nødvendig. Derfor er det naturligvis interessant, at vi nu har udviklet en fremstillingsmetode, der viser yderst lovende takter, siger lektor Jacek Fiutowski, leder af SDU Photonics ved NanoSYD.
Inden vi kigger nærmere på den nye lovende metode, så lad os lige skrue tiden tilbage.
Tæt tværfakultært samarbejde har ført til det mulige gennembrud
Til grund for det mulige gennembrud ligger nemlig et samarbejde mellem det Tekniske og det Naturvidenskabelige Fakultet på SDU, der strækker sig langt tilbage.
Forskeren Irina Iachina har i årevis arbejdet med at forstå, hvorfra edderkoppesilke får sine egenskaber og hvordan det er opbygget – først som ph.d.-studerende med vejledere både på Naturvidenskab og Teknik, nu som postdoc på Institut for Biokemi og Molekylær Biologi. På Det Naturvidenskabelige Fakultet har Irina Iachina i forbindelse med sin forskning brugt state-of-the art billeddannelse, såsom optisk mikroskopi med højeste opløsning, og på Det Tekniske Fakultet har hun draget nytte af et unikt ion-mikroskop med superopløsning.
– Irina Iachina og hendes vejleder, professor Jonathan Brewer, har lavet et fremragende stykke arbejde på NAT. Det er forskning af ypperste kvalitet, som betyder, at vi nu kan byde ind med vores tekniske knowhow inden for dette felt, og hjælpe med at producere kunstigt edderkoppesilke. Så på den måde supplerer vi hinanden utrolig godt, siger Jacek Fiutowski.
Mikrofluidisk tilgang virker
Til at producere edderkoppesilken har ingeniør ved Mads Clausen Instituttet, Arkadiusz Goszczak, fremstillet et mikrofluidisk apparat, der kan styre processen med at spinde silkeproteiner og danne silkefibre på en præcis og skræddersyet måde.
Mikrofluidik er en gren af videnskaben og teknologien, der handler om at styre og manipulere meget små mængder væske, normalt i mikro- eller nanoskala, ved hjælp af mikroskala strukturer og enheder. Det bruges i en bred vifte af applikationer, herunder medicin, bioteknologi, kemi og elektronik.
Ved at bruge mikrofluidiske enheder kan man nøje styre flowet af silkeproteiner, der går ind i spinneprocessen, og optimere betingelserne for at producere silkefibre med ønskede egenskaber som styrke, elasticitet og diameter.
–Vi har et proof of concept. Vi skal have lavet justeringer, men fibrene opfører sig som vi håbede, så det er en yderst lovende metode, som forhåbentlig kan bane vejen for kunstigt fremstillet edderkoppespind, siger Arkadiusz Goszczak.
Han fortæller videre, at han har 3D-printet produktionsapparatet, hvilket åbner op for en række fordele.
– 3Dprinting – eller additive manufacturing med et fint ord – har gjort det muligt at gå fra design til prototype på under tre arbejdsdage. Og nu, hvor vi er i gang med at producere edderkoppesilke, så kan vi løbende justere apparatet. Det tager blot få timer at lave en ny og forbedret prototype, siger Arkadiusz Goszczak.
Et fremragende eksempel på hvad tværfagligt samarbejde kan føre til
Leder af Mads Clausen Instituttet, professor Horst-Günter Rubahn, er naturligvis glad for, at hans forskere endnu engang viser sig som førende inden for materialevidenskab, men først og fremmest er han stolt over det tætte samarbejde mellem det Tekniske og det Naturvidenskabelige Fakultet på SDU
– At forstå naturen af edderkoppesilke krævede en tværfaglig tilgang ved hjælp af avancerede optiske og ikke-optiske karakteriseringsmetoder og anvendte topmoderne karakteriseringsinstrumentering på to campussteder, SDU Odense (DAMBIC) og SDU Sønderborg (NanoSYD). At have en fælles ph.d.-studerende som Irina Iachina er et smukt eksempel på tværfakultært samarbejde. Det viser den styrke, fysikken på SDU kan opnå, når forskningsgrupper på forskellige discipliner og fakulteter går sammen, siger Horst-Günter Rubahn.