كان إنتاج خيط العنكبوت الصناعيّ حلماً للعديد من العلماء، فكانت جميع المحاولات السابقة تضمن مواداً كيميائيّة قاسية، و كانت استخدامات الألياف المُنتجة ضمن مجالات محدودة للغاية.

منذ وقت قريب، قام فريق من جامعة السويد للعلوم الزراعيّة، و معهد كارولينسكا بتطوير الطريقة الصحيحة، وأعلن العلماء لذلك : «أنّ بإمكانهم إنتاج خيط بشكل كامل بطول كيلومتر واحد مشابه لخيط العنكبوت الحقيقيّ ».

تعدُّ خيوط #العنكبوت من المواد المرغوبة جداً ؛وذلك لكونها تجعل النسيج الذي تُدخَلُ إليه ليّناً و طريّاً ، فمعَ كونها خفيفة الوزن؛ إلاّ أنّها أقوى من الفولاذ، إضافة لقابليتها للتّحلُل ، ولكن، فمن الصّعب إبقاء العناكب حبيسة، كما أنّها تغزل كمية قليلة من الخيوط في كلّ مرّة ؛ لذا فإنّ أي مقياس إنتاج يتطلب بروتينات الخيوط الصناعية إضافةً إلى عمليات الغزل.
قد تكون عملية الغزل المُحاكية للطبيعة [التي تشبه الطبيعة ] أفضل طريقة لصناعة الخيوط المشابهة لخيوط العنكبوت الحقيقيّة . إلا أنّه لم يكن من الممكن تحقيق ذلك حتى الآن؛ بسبب صعوبة الحصول على بروتينات خيوط العنكبوت المُنحلة في الماء من البكتريا و أجهزة التصنيع ؛ لذا استُخدِمت المُذيبات القوية في عمليات الغزل التي ذُكرت سابقاً .
خيوط العنكبوت تكون بشكل بروتينات مُخزنة كمحلول مائيّ في الغدد الخيطيّة قبل أنْ يتمّ غزلها إلى خيوط. أوضحت الباحثة آنَّـا رايزينغ و زملاؤها من جامعة السويد، ومعهد كارولينسكا وجود تدرّج مذهل في درجة حموضة غُدّة الخيط الخاصة بالعنكبوت، ويؤثر هذا التّدرّج المضبوط في درجة الحموضة في مناطق محددة من بروتينات خيوط العنكبوت، الذي يضمن التّشكل السريع للخيوط في مكان محدد من جهاز تصنيعها.

تُستَخدم هذه التقنية اليوم في تصميم بروتينات خيوط العنكبوت، التي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة في البكتيريا، التي تجعل الإنتاج قابلاً للتطوير و ممتعاً من منظور صناعيّ .
تقول آنَّـا رايزينغ : « إنَّ ما فاجأنا هو انحلال البروتين الصناعيّ في الماء تماماً مثل انحلال بروتينات خيوط العنكبوت الطبيعيّة؛ مما يعني أنّه من الممكن الاحتفاظ بالبروتين بشكله السائل بتراكيز شديدة» .

قام العلماء من أجل محاكاة غدة خيوط العنكبوت، بإنشاء جهاز عملية الغزل المُحاكية للطبيعة ، الذي يتصف بالبساطة – ولكنه شديد الفعالية – الذي بإمكانه غزل خيط بطول كيلومتر واحد؛ عبر خفض درجة الحموضة فقط !

كيف تتم هذه #العملية؟
كما هو موضح في الصورة:
a) محلول من بروتينات خيوط العنكبوت عالي التركيز و الذي يحقن عبر ساحبة زجاجية شعرية بطرف حجمه 10 – 30 مم ، ويتم غمس الطرف في حمام مائي ذو درجة حموضة منخفضة . تخرج الخيوط من الحمام المائي و تُلَف بشكل إطارات
b) صورة للخيوط و قد تم غزلها في حمام مائي ذو درجة حموضة منخفضة .
c) عش الخيوط الرطبة في وقاء درجة الحموضة المنخفضة
d) الخيوط المنسوجة على الإطار
قطر الخيط في الصورتين (b-c) حوالي 40 مكرومتر تقريباً ، وفي الصورة (d) حوالي 15 مكرومتر، شريط القياس : الصورة (a) هو 3 سم ، أما (b) هو 3 مم ، والصورة (c-d) هو 5 مم.

تضيف آنَّـا : « تُعَدُّ هذه العملية المثال الأول لعملية غزل ناجحة محاكية للطبيعة ، و قد قمنا بتطوير عملية تُلخص العديد من الآليات الجُزيئيّة المعقدة لغزل الخيوط المحليّة. قد يسمح الإنتاج الصناعيّ لخيوط العنكبوت الصناعيّة مستقبلاً بإيجاد تطبيقات بيولوجيّة، أو صناعيّة حديثة للمنسوجات ».

المصدر: هنا

رابط المنشور على صفحتنا