Ga aan de kant, Spider-Man! Spinzijde kan worden gebruikt om pantsering op te bouwen en zenuwen te repareren

Als je je het soort materialen van de volgende generatie voorstelt waar wetenschappers enthousiast over zijn, is de kans groot dat spinnenzijde niet bovenaan de lijst staat. Het blijkt echter dat de ongebruikelijke mechanische eigenschappen van spinnenzijde variëren van hoog tot hoog treksterkte en taaiheid tot zijn lichtgewicht flexibiliteit - maken het extreem veelzijdig materiaal.

Hier zijn enkele van de verbazingwekkende dingen waarvoor onderzoekers momenteel spinnenzijde gebruiken. En nee, ondanks wat je hebt gelezen Spider Man boeken, het vangen van superschurken hoort daar niet bij!

Het leveren van levensreddende medicijnen

Zou spinnenzijde ooit kanker kunnen helpen bestrijden? Dat is heel goed mogelijk, als je een recent Zwitsers-Duits project mag geloven. Onderzoekers hebben microcapsules ontwikkeld die zijn gemaakt van opgebolde kunstmatige spinnenzijde, die binnenkort kunnen worden gebruikt om vaccins rechtstreeks aan de immuuncellen van patiënten af ​​te leveren om kankertumoren te bestrijden.

“Spinnenzijde is licht en zeer resistent”, zegt professor Carole Bourquin, een specialist in antitumorimmunotherapieën die aan het project werkte, vertelde Digitale Trends. “Het veroorzaakt op zichzelf geen ontsteking of immuunreactie. We ontdekten dat de microdeeltjes verbazingwekkend genoeg urenlang hoge temperaturen van meer dan 100 graden Celsius (212 graden Fahrenheit) kunnen weerstaan. Dit suggereert dat ze vaccins kunnen beschermen in ontwikkelingslanden, waar koeling vaak een probleem is voor conventionele vaccins.”

Betere hoortoestellen creëren

Onderzoekers van de Binghamton University in New York gebruiken spinnenzijde om de kwaliteit van hoortoestelmicrofoons te verbeteren. Het idee is dat ultragevoelig spinrag de snelheid van de lucht kan opvangen in plaats van alleen de druk, vanwege zijn extreme dunheid. Door de spinnenzijde met goud te bedekken en deze in een magnetisch veld te plaatsen, ontstaat er een elektronica signaal, zijn de onderzoekers erin geslaagd een microfoon te creëren die op een indrukwekkend bereik kan werken frequenties.

“De huidige miniatuur richtmicrofoons klinken slecht omdat hun respons sterk varieert met de frequentie”, zegt Ronald Miles, professor aan de afdeling werktuigbouwkunde van Binghampton, vertelde Digitale Trends. “Ze hebben de neiging laagfrequente geluiden te verliezen en reageren vooral op zeer hoogfrequente geluiden. Onze technologie zal de creatie mogelijk maken van directionele microfoons met audiofiele kwaliteit. We hebben aangetoond dat hun frequentierespons vlak is van 1 Hz tot 50 kHz. Dat was tot nu toe niet mogelijk.”

Helpt beschadigde zenuwen te herstellen

Naast betere hoortoestellen heeft spinnenzijde nog andere potentiële toepassingen voor mensen met een handicap. In Oostenrijk onderzoeken onderzoekers het gebruik van de ultrasterke spinnenzijde van de gouden bolweversspin uit Tanzania om ernstige zenuwbeschadigingen te helpen genezen. De microchirurgische techniek omvat het vullen van aderen met spinnenzijde om de zenuwen te begeleiden tijdens het herstel.

“Helaas hebben de meeste materialen het effect dat ze de zenuwgroei remmen”, zegt Christine Radtke, hoogleraar plastische en reconstructieve chirurgie aan het Oostenrijkse MedUni Wenen/Vienna General Hospital, vertelde Digitale Trends. “Spinnenzijde daarentegen is een materiaal waar zenuwen dol op zijn. Ze hechten zich eraan en volgen dan direct de vezels. Het is als een rozenlatwerk.”

Het maken van schokabsorberende kogelvrije vesten

Onderzoekers van de Britse Universiteit van Cambridge hebben kunstmatige spinnenzijde ontworpen die hiervoor gebruikt kan worden het creëren van ultralichte, maar ongelooflijk sterke schilden. Uit tests is gebleken dat hun materiaal bij een botsing bijna 70 procent van de energie kan afvoeren.

Dit is een eigenschap die echte spinnen in hun zijde moeten hebben om de impact te absorberen van insecten die hun web raken. Potentiële toepassingen voor deze technologie omvatten alles van schokabsorberende helmen voor fietsers, voetballers en skateboarders tot potentiële gepantserde vesten voor gebruik door politie of soldaten.

Het creëren van een nephuid

In de strips heeft Spider-Man af en toe te maken gehad met gebroken of gewonde armen door een slinger voor zichzelf te maken van spinnenweb. Onderzoekers uit Zweden en India hebben dit idee onlangs nog een stap verder gebracht door spinnenzijde te gebruiken wondverbanden en zelfs kunsthuid om wonden te helpen genezen.

De verbanden kunnen worden gebruikt voor de behandeling van chronische wonden zoals diabetische voetzweren, terwijl de kunsthuid kan worden gebruikt voor huidtransplantaties bij ernstige derdegraadsbrandwonden. Het zou ook kunnen worden gebruikt als huidvervanger om bepaalde medicijnmoleculen te screenen voor de cosmeceutische industrie. De bekende wetenschapper Peter Parker zou trots zijn!

Nog sterker spinnenzijde produceren

Weet je welk materiaal nog veelzijdiger is dan spinnenzijde? Dat klopt: grafeen, de 2D wondermateriaal bestaande uit een enkele laag koolstofatomen in een hexagonale opstelling. Hoewel spinnenzijde indrukwekkend sterk is, bevindt grafeen zich in een geheel andere categorie: het wordt aangeprezen als het sterkste materiaal dat bestaat, 200x zo sterk als staal.

In hun pogingen om een ​​nieuwe, supercharged versie van reguliere spinnenzijde te maken, hebben onderzoekers van de Universiteit van Trento, Italië gaven spinnen een dieet dat gedeeltelijk uit grafeen bestond – en keek toen wat er gebeurde. De met nanomateriaal geregen zijde was drie keer zo sterk en tien keer zo taai als de zijden spinnen in het wild produceren.

Er zijn nog geen toepassingen gedemonstreerd, maar je kunt je gemakkelijk voorstellen hoe dit zou kunnen worden ingezet in combinatie met enkele van de andere gebruiksscenario's op deze lijst.

Het kledingmateriaal van de toekomst maken

Met de combinatie van stretch, rekbaarheid en duurzaamheid van spinzijde is het geen wonder dat er veel vraag naar is bij kledingontwerpers. Hoewel het nog steeds enigszins ongewoon is, heeft spinnenzijde al de aandacht getrokken van enkele grote namen in de industrie.

Eerder schreven we over volledig biologisch afbreekbaar Spider zijden schoen ontwikkeld door Adidas, evenals een North Face-prototype ‘Moon Parka’-jas dat is gemaakt van vrijwel hetzelfde materiaal. Hoe lang duurt het voordat spinnenzijde elders in de winkelstraten opduikt?

Astronauten helpen bewegen in microzwaartekracht

Deze is eigenlijk meer een eervolle vermelding, omdat er geen echte spinnenzijde in zit, maar eerder is geïnspireerd op de manier waarop spinnen zijde spinnen om zich te verplaatsen. Het zogenaamde Orbit Weaver-apparaat, gemaakt door onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), is een Webschieter in Spider-Man-stijl, ontworpen om astronauten zichzelf gemakkelijker van locatie naar locatie te laten trekken in nul of microzwaartekracht omstandigheden.

“Het apparaat schiet een touwtje naar buiten met een magnetische punt”, zegt Xin Liu, kunstcurator bij het MIT Media Lab Space Exploration Initiative, vertelde Digitale Trends. “Zodra de punt in contact komt met een stalen paneel, zet deze de bevestiging vast door magnetische krachten. Dan spoelt het apparaat terug, zoals een visbuit, maar dan omgekeerd, en sleept de drager mee. Omdat je technisch gezien gewichtloos bent, heb je niet veel koppel nodig om iemand met zo’n klein apparaat rond te trekken.”

Aanbevelingen van de redactie

• Synthetische spinnenzijde kan de wereldproblemen met plasticvervuiling helpen oplossen
• Het vermogen om als magie te draaien kan van spinnenzijde de robotspier van de toekomst maken

Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.