Wetenschap & techniek

Kogelvrij vest van spinrag

Een iel draadje van een spinnenweb is sterker dan staal. En dat is nog maar één kwaliteit van op het oog kwetsbaar spindraad. Geen wonder dat wetenschappers het proberen na te maken.

Imco Lanting
27 July 2021 19:29
beeld Unsplash
beeld Unsplash

Vooral in de ochtend, als het heeft gedauwd, zijn spinnenwebben goed te zien. Ze deinen zachtjes mee op de wind en ogen kwetsbaar. Eén onverhoedse beweging en een zorgvuldig gespannen web is kapot; de spin kan opnieuw beginnen.

Bij de aanblik van een web is het bijna niet te geloven dat spinzijde een van de sterkste materialen is die er bestaan. Toch is het zo. Inheemse volkeren gebruikten spinzijde duizenden jaren geleden al voor het maken van tassen, visdraad en regenmutsen.

Sinds een aantal decennia stort ook de moderne wetenschap zich op het bijzondere materiaal. Na decennia van onderzoek lijkt een doorbraak in zicht. Spinzijde zou op veel gebieden weleens een revolutie kunnen veroorzaken. De verwachtingen zijn hooggespannen. De belangrijkste vragen zijn momenteel: op welke manier kan spinzijde worden ‘geteeld’ of nagemaakt; en hoe produceer je het op grote schaal?

Spintepel

Spinzijde komt uit de zogenaamde spintepels van de spin. Met het draad maakt het dier een web, wikkelt een prooi erin en beschermt de larven ermee. De zijde bestaat bijna geheel uit eiwitten. Zodra die het spinnenlijfje verlaten, stollen (polymeriseren) ze. Deze uitgekiende mix zorgt ervoor dat het web niet uitdroogt en gaat schimmelen.

Onderzoek heeft ook aangetoond dat spinzijde sterker is dan staal, lichter dan katoen en rekbaarder dan nylon. Het is bovendien taaier dan de supervezel kevlar. Britse onderzoekers berekenden jaren geleden dat als een web van deze zijde zo groot zou zijn als een voetbalveld, het een vliegende jumbojet tegen kan houden.

Als dat nog niet genoeg is: spinzijde geleidt warmte en heeft antibiotische eigenschappen. Een materiaal met zo veel geweldige eigenschappen is in theorie geschikt voor bijna eindeloos veel toepassingen, van kogelvrije vesten tot materiaal voor schoenen, kleding en, recenter, accessoires en materialen voor auto’s.

In de achttiende eeuw werden in Frankrijk van gekookt, gedroogd en ten slotte uitgekamd spindraad sokken en handschoenen gemaakt. Destijds zagen de betrokkenen al in dat het materiaal op deze wijze nooit rendabel kon worden. Voor één kilo zijde moeten bijna 1,5 miljoen spinnen met de hand worden ‘gemolken’. Bovendien is het onmogelijk om spinnen vreedzaam bij elkaar te zetten. De dieren zijn territoriaal en kannibalistisch. Ze simpelweg houden op een spinnenboerderij kan dus niet.

Kraken

Met het kraken van de genetische code voor de productie van spinzijde, in 1990, opende zich plotseling een wereld aan alternatieve mogelijkheden. Zo slaagde een Canadees biotechnologisch bedrijf erin genen van spinnen in geiten te plaatsen, waardoor die spinzijde aanmaakten. De zijde-eiwitten konden na het melken uit de melk worden gefilterd.

17354287_acf4d5f102.jpg
beeld RD

Toch was de ‘spingeitenboerderij’ niet winstgevend en het bedrijf ging failliet. Onderzoekers plaatsten het gen ook succesvol in zijderupsen, die net als spinnen van nature draden spinnen, maar minder krachtige. De draden van de genetisch gemanipuleerde rupsen waren nu inderdaad even sterk als die van de spin.

Andere onderzoeken stortten zich, na de ontdekking van de genetische code, op het namaken van spinzijde. Daarbij hielp de ontdekking van de precieze molecuulstructuur van spinzijde in 2010 (zie ”Uitgekiend evenwicht”). Biotechbedrijven maakten aanvankelijk gebruik van in een laboratorium gekweekte, genetisch gemanipuleerde bacteriën.

Prototypes

De kunstmatige vezels die de bacteriën produceerden waren nog niet zo sterk als natuurlijke spinzijde. Maar daarin komt geleidelijk verandering. In de loop van de jaren is er een keur aan prototypes van mogelijke producten gepresenteerd: van sportschoenen en jassen tot horlogebandjes en cosmetica.

Omdat spinzijde bijna niet smelt, zou het materiaal zelfs de koolstofvezel aan de buitenkant van vliegtuigen kunnen vervangen. Het bedrijf AMSilk en vliegtuigfabrikant Airbus werken samen om dat te onderzoeken.

Dat spinzijde zelfs geschikt is om kogelwerende vesten van te maken, toonde de Nederlandse kunstenaar en onderneemster Jalila Essaïdi een aantal, jaren geleden al eens aan. Ze ontwikkelde een stuk kunsthuid door menselijke huidcellen met synthetische spinzijde te laten vergroeien. Vervolgens nam ze een pistool en schoot op de huid. De kogels kwamen niet door de huid heen.

RD.nl in uw mailbox?

Ontvang onze wekelijkse nieuwsbrief om op de hoogte te blijven.

Hebt u een taalfout gezien? Mail naar redactie@rd.nl

Home

Krant

Media

Puzzels

Meer