Proteinfasern als Hochleistungsmaterial: Evolution, Eigenschaften und Anwendungen von Spinnenseide. (7th December 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Bargel, Hendrik; Hopfe, Charlotte; Scheibel, Thomas
• Is Part Of: Biologie in unserer Zeit. Volume 50:Number 6(2020)
• Page Start: 434
• Page End: 443
• Publication Date: 2020-12-07
• Subjects: Spinnenseide -- Spinnenevolution -- Spinnenökologie -- Biotechnologie -- Rekombinante Proteine -- Fasermechanik; Biology -- Periodicals; Biology -- Periodicals; 570.5
• DOI: 10.1002/biuz.202010724
• Languages: English
• ISSNs: 0045-205X

Abstract

Zusammenfassung: Der evolutionäre Erfolg von Spinnen (Araneae) ist eng mit der Entwicklung und vielfältigen Verwendung ihrer Spinnenseiden verknüpft. Das Fasermaterial wird z. B. zum Schutz der Nachkommen, zur Verbreitung und Orientierung, und für den Beutefang genutzt. Etwa die Hälfte der über 48.000 bekannten Arten baut Netze, deren Variabilität als Beispiel für eine Koevolution mit Insekten und deren Lebensräumen gilt. Im Laufe der Evolution entstanden durch Anpassungen an die Beuteökologie und Veränderungen der Spidroine auf molekularer Ebene Hochleistungsmaterialien wie die Seiden der Großen Ampullendrüse, deren Zähigkeit die vieler technischer Materialien überragt. Die Etablierung einer rekombinanten Produktion von designten Spidroinen im industriellen Maßstab hat die Nutzung biokompatibler, wundheilungsfördernder und bakteriostatischer Seiden als nachhaltige Biopolymere in vielfältigen Anwendungen in Kosmetik, Biomedizin, Spezialtextilien, Filtermaterialien und Nanobiotechnologie ermöglicht. Abstract : Webspinnen sind mit 48.000 beschriebenen Arten eine der größten Tiergruppen überhaupt. Ein Grund für diesen evolutionären Erfolg sind ihre außergewöhnlichen Netzkonstruktionen aus Seide. Spinnenseide hat beeindruckende Materialeigenschaften und kann in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz kommen. Summary: Evolution, properties and applications of spider silk The evolutionary success of spiders (Araneae) is closely linked to the development and multiple purposes of their silks. The fibrous material is used to protect their offspring, for distribution and orientation, and especially for prey catching. About half of the approx. 48, 000 known species build webs, the variability of which is considered an example of co‐evolution with insects and their habitats. In the course of evolution, adaptation to prey ecology and changes at the molecular level led to high‐performance materials such as the silks of the Major Ampullate gland (MA silk), with mechanical toughness surpassing that of most technical materials. The establishment of recombinant production on an industrial scale has enabled the use of biocompatible, wound‐healing and bacteriostatic silks as green sustainable biopolymers in a wide range of applications such as cosmetics, biomedicine, special textiles, filter materials, and nanobiotechnology.