Door zijderupsen nanobuisjes te voeren produceren ze nu superzijde

Zijde is een hele vreemde stof. De natuurlijke eiwitvezel in zijde is een van de sterkste in de natuur. Ze worden uit de larvencocons van Bombyx mori gewonnen. Maar onder het gewone volk staan ze bekend als: de zijdemot. Na 5000 jaar selectief fokken bestaat deze mot puur op Aarde voor de zijdehandel – het insect is zorgvuldig geoptimaliseerd om een cocon te produceren die bestaat uit 914 meter fijn draad - 914 meter rupsenspuug. Hmm.

Maar de zijde-industrie krimpt de afgelopen jaren door de komst van synthetische textielsoorten, vooral nylon. We hebben de rupsenspuug niet meer nodig voor dingen als parachutes en kousen. Maar dit betekent niet het einde van zijde – chemici werken hard aan een betere zijdesoort door gebruik te maken van een oude vriend van de industrie: Bombyx mori. In een paper dat afgelopen week werd gepubliceerd in Nano Letters beschrijft een groep Chinese chemici de creatie van een nieuwe zijdevezel die gemaakt zijn door zijderupsen op een dieet van koolstof nanobuisjes en grafeen. En ja, dat is best wel vreemd.

Hybride superzijde is geen gloednieuw idee. In het verleden hebben wetenschappers al kleurstoffen, antimicrobiële middelen, geleidende polymeren en nanodeeltjes toegevoegd aan zijde. Door ze direct toe te voegen aan de draden, en ze te voeren aan de zijderupsen zelf.

Zijderupsen zijn vrij eenvoudige schepsels. Ze bestaan grotendeels uit maagruimte die in de 27 dagen dat een zijderups bestaat volledig is gevuld met moerbeibladeren. De zijde wordt gemaakt door paren speekselklieren en bestaat uit twee aparte componenten: fibroin en sericine. Fibroin is de vaste, duurzame component van zijde. Het wordt als vloeistof uitgescheiden door twee gaten in het gezicht van de rups, en het stolt in twee geharde vezels zodra het in contact komt met de lucht. Ondertussen scheidt de rups sericine af wat als bindmiddel dient en de vezels aan elkaar lijmt.

De onderzoekers van de Tsinghua Universiteit die achter het nieuwe onderzoek zitten, weten nog niet precies waarom het grafeen en de nanobuisjes in de zijde terecht komt. Op de een of andere manier wordt het synthetische materiaal geconserveerd in plaats van afgescheiden als afval en vervolgens opgenomen in de nieuwe zijde.

"Deze natuurlijke voedingsstrategie kan makkelijk worden vergroot, waardoor een nieuwe mogelijkheid voor de grootschalige productie van super taaie zijdevezels ontstaan," schreven de auteurs. "Het moet wel gezegd worden dat er nog veel interessante en belangrijke vragen zijn die niet kunnen worden beantwoord door ons huidige werk, zoals de veiligheid van nanokoolstof in het eten van de zijderupsen, hoeveel van de ingenomen nanokoolstof ook echt wordt opgenomen in de zijde, en hoe het precieze biologische proces in elkaar steekt."

De versterkte zijdedraden zijn ongeveer 50 procent sterker dan normale zijde, en zijn ook nog eens elektrisch geleidend. Deze laatste eigenschap maakt het materiaal mogelijk bruikbaar voor sensors en toekomstige smart-materialen, terwijl de toegenomen sterkte gebruikt kan worden voor duurzame biomedische implantaten. Maar begrijpen hoe de zijderupsen dit eigenlijk doen is een voorwaarde voor al deze toepassingen. Dat is dus de volgende stap.