Het is onderzoekers voor het eerst gelukt om genetisch gemodificeerde zijderupsen een duurzaam alternatief voor synthetische vezels te laten spinnen. En dus zou het zomaar kunnen dat onze toekomstige kleding hiervan wordt gemaakt.
Veel wetenschappers bepleiten al een tijdje dat we af moeten van synthetische kleding. Synthetische vezels kunnen namelijk schadelijke microplastics in het milieu vrijgeven. Bovendien worden synthetische vezels vaak gemaakt van fossiele brandstoffen, wat leidt tot de uitstoot van broeikasgassen die bijdragen aan klimaatverandering. Het vinden van alternatieven gebaseerd op natuurlijke materialen is echter niet eenvoudig en brengt zijn eigen uitdagingen met zich mee. Maar in een recente studie zetten onderzoekers een grote stap voorwaarts. Want voor de allereerste keer zijn ze erin geslaagd om genetisch gemodificeerde zijderupsen spinnenzijde te laten spinnen.
Spinnenzijde
Spinnenzijde, ook wel bekend als spindraad of spinnenwebzijde, is een natuurlijke vezel die wordt geproduceerd door spinnen. Ze gebruiken dit onder andere voor het bouwen van hun webben, maar ook voor andere doeleinden, zoals het vangen van prooien. Vanwege de opmerkelijke eigenschappen van spinnenzijde, zoals sterkte, elasticiteit en lichtheid, is het al lang een interessegebied voor wetenschappers en ingenieurs die op zoek zijn naar toepassingen in uiteenlopende industrieën, zoals textiel, medische technologie, ruimtevaart en militaire toepassingen. Spinnenzijde wordt dan ook beschouwd als aan aantrekkelijk en duurzaam alternatief voor synthetische vezels.
Kunstmatig
Niet voor niets zoeken onderzoekers naarstig naar methoden om kunstmatig spinnenzijde te produceren. Waarom wetenschappers niet direct hun spinnenzijde bij een spin halen? Ten eerste produceren spinnen weinig zijde en daarnaast zijn spinnen kannibalistisch, waardoor het moeilijk is om veel spinnen bij elkaar te zetten. De zoektocht gaat echter moeizaam. Eerder ontwikkelde processen om kunstmatige spinnenzijde te produceren ondervonden problemen met het aanbrengen van een beschermende laag van glycoproteïnen en lipiden op de vezel. Deze laag is nodig om de zijde bestand te maken tegen vochtigheid en zonlicht.
Zijderupsen
Zijderupsen bieden mogelijk een oplossing voor dit probleem. Dat komt omdat zij van nature hun eigen vezels al bedekken met een vergelijkbare beschermende laag. Daarom besloten onderzoekers zich in een nieuwe studie op dit kleine beestje te richten. “Op dit moment is zijde van zijderupsen de enige dierlijke zijdevezel die op grote schaal wordt geproduceerd,” vertelt onderzoeker Junpeng Mi. De onderzoeker vroeg zich af of genetisch gemodificeerde zijderupsen wellicht in staat zouden zijn om spinnenzijdevezels te spinnen. “Dit zou een betaalbare manier zijn om grootschalige productie en verkoop mogelijk te maken,” aldus Mi.
Methode
Om spinnenzijde te produceren uit zijderupsen, hebben Mi en zijn team genen die verantwoordelijk zijn voor spinnenzijdeproteïnen geïntroduceerd in het DNA van de zijderupsen. Hierdoor konden deze genen tot expressie komen in de klieren van de zijderupsen. Ze hebben hiervoor een combinatie van CRISPR-Cas9 genbewerkingstechnologie en honderdduizenden micro-injecties in bevruchte zijderupseieren gebruikt. Het uitvoeren van deze micro-injecties werd gezien als een van de meest uitdagende aspecten van het onderzoek. Toen Mi echter zag dat de ogen van de zijderupsen rood oplichtten onder de fluorescentiemicroscoop – wat aangaf dat de genbewerking succesvol was geweest – was hij dolblij. “Ik danste en rende naar het kantoor van Professor Meng Qing om dit met haar te delen,” herinnert Mi zich. “Die nacht staat me nog helder voor de geest, want de opwinding hield me wakker.”
Toepassingen
Kortom, de onderzoekers zijn er voor het eerst in geslaagd om een zijderups zover te krijgen dat hij spinnenzijde maakt. Hierbij hebben ze vezels geproduceerd die maar liefst zes keer sterker zijn dan het materiaal Kevlar dat wordt gebruikt in kogelwerende vesten. De spinnenzijdevezels kunnen worden gebruikt om comfortabelere kleding te maken, maar ook om innovatieve kogelvrije vesten te ontwikkelen. Bovendien komen ze mogelijk ook in de geneeskunde van pas. “Dit soort vezels zouden kunnen dienen als materiaal voor chirurgische hechtingen,” oppert Mi. “Jaarlijks worden er wereldwijd meer 300 miljoen hechtingen gezet.”
De resultaten van het onderzoek onthullen een nieuwe techniek die gebruikt kan worden voor een ecologisch verantwoord alternatief voor synthetische commerciële vezels zoals nylon. Het betekent dat je mogelijk op termijn afscheid kunt nemen van de synthetische kleding die momenteel nog in jouw kledingkast hangt. Want wellicht is kleding van spinnenzijde wel de toekomst. “We zijn ervan overtuigd dat grootschalige commerciële productie in de nabije toekomst mogelijk is,” besluit Mi.
