Flytta över, Spider-Man! Spindelsilke kan användas för att bygga rustningar och reparera nerver

När du föreställer dig vilken typ av nästa generations material som upphetsar forskare, är chansen stor att spindelsilke inte är i närheten av toppen av listan. Det visar sig dock att spindelsilkets ovanliga mekaniska egenskaper — allt från dess höga draghållfasthet och seghet till dess lätta flexibilitet — gör den till en extremt mångsidig material.

Här är några av de fantastiska saker som forskare använder spindelsilke till just nu. Och nej, trots vad du har läst in Spindelmannen böcker, att fånga superskurkar är inte en av dem!

Leverera livräddande droger

Kan spindelsilke en dag hjälpa till att bekämpa cancer? Helt möjligt, om man ska tro ett nyligt schweizisk-tyskt projekt. Forskare har utvecklat mikrokapslar gjorda av sammansatt artificiellt spindelsilke, som snart kan användas för att leverera vacciner direkt till patienternas immunceller för att bekämpa cancertumörer.

"Spindelsilke är lätt och mycket motståndskraftigt," professor Carole Bourquin, en specialist på antitumörimmunterapier som arbetade med projektet, berättade för Digital Trends. "Det framkallar inte någon inflammation eller immunreaktion i sig. Vi fann att mikropartiklarna otroligt nog kan motstå höga temperaturer på mer än 100 grader Celsius (212 grader Fahrenheit) i flera timmar. Detta tyder på att de kan skydda vacciner i utvecklingsländer där kylning ofta är ett problem för konventionella vacciner."

Skapa bättre hörapparater

Forskare från New Yorks Binghamton University använder spindelsilke för att förbättra kvaliteten på hörapparatmikrofoner. Tanken är att ultrakänsligt spindelsilke kan ta upp luftens hastighet istället för bara trycket, på grund av dess extrema tunnhet. Genom att belägga spindelsilket med guld, och placera det i ett magnetfält för att få en elektronisk signal, kunde forskarna skapa en mikrofon som kan fungera på ett imponerande intervall av frekvenser.

"Dagens miniatyrriktade mikrofoner låter dåligt eftersom deras respons varierar kraftigt med frekvensen," Ronald Miles, professor vid Binghamptons avdelning för maskinteknik, berättade för Digital Trends. "De tenderar att tappa lågfrekventa ljud och reagerar mest på mycket högfrekventa ljud. Vår teknik kommer att möjliggöra skapandet av riktade mikrofoner som har audiofil kvalitet. Vi har visat att deras frekvenssvar är platt från 1 Hz till 50 kHz. Detta har inte varit möjligt förrän nu."

Hjälper till att reparera skadade nerver

Förutom bättre hörapparater har spindelsilke andra potentiella tillämpningar för personer med funktionsnedsättning. I Österrike undersöker forskare användningen av det ultrastarka spindelsilket från den gyllene orb-vävarspindeln från Tanzania för att hjälpa till att läka allvarliga nervskador. Den mikrokirurgiska tekniken innebär att ådror fylls med spindelsilke för att hjälpa nerverna att repareras.

"Tyvärr har de flesta material effekten att hämma nervtillväxt," Christine Radtke, professor i plastik och rekonstruktiv kirurgi vid Österrikes MedUni Vienna/Vienna General Hospital, berättade för Digital Trends. "Spindelsilke, å andra sidan, är ett material som nerverna älskar. De kommer att fästa på det och sedan följer fibrerna direkt. Det är som en rospaljé."

Tillverkar stötdämpande kroppsskydd

Forskare från Storbritanniens University of Cambridge har designat artificiellt spindelsilke som kan användas till skapar ultralätta, men otroligt starka sköldar. I tester har deras material visat sig kunna avleda nära 70 procent av energin vid stötar.

Detta är en egenskap som riktiga spindlar måste ha i sitt siden för att absorbera påverkan av insekter som träffar deras nät. Potentiella tillämpningar för denna teknik inkluderar allt från stötdämpande hjälmar för cyklister, fotbollsspelare och skateboardåkare till potentiella pansarvästar för användning av polis eller soldater.

Skapar falsk hud

I serierna har Spider-Man då och då hanterat brutna eller skadade armar genom att skapa en sele åt sig själv av spindelnät. Forskare från Sverige och Indien tog nyligen denna idé ett steg längre genom att använda spindelsilke för att utveckla sårförband och till och med konstgjord hud för att hjälpa till att läka sår.

Förbanden kan användas för att behandla kroniska sår som diabetiska fotsår, medan den konstgjorda huden kan användas för hudtransplantationer vid kritiska tredjegradsbrännskador. Det skulle också kunna användas som hudersättning för att screena vissa läkemedelsmolekyler för den kosmetiska industrin. Den noterade forskaren Peter Parker skulle vara stolt!

Producerar ännu starkare spindelsilke

Vet du vilket material som är ännu mer mångsidigt än spindelsilke? Det stämmer: grafen, den 2D-undermaterial bestående av ett enda lager av kolatomer utlagda i ett hexagonalt arrangemang. Medan spindelsilke är imponerande starkt, är grafen i en annan liga helt och hållet – utpekat som det starkaste materialet som finns, 200 gånger stålets styrka.

I sina ansträngningar att göra en ny överladdad version av vanligt spindelsilke, forskare vid universitetet i Trento, Italien matade spindlar med en diet som delvis bestod av grafen – och såg sedan vad som hände. Det nanomaterial-snörade sidenet var 3x styrkan och 10x segheten hos silkesspindlarna som produceras i det vilda.

Inga applikationer har visats ännu, men det är lätt att föreställa sig hur detta skulle kunna distribueras i samband med några av de andra användningsfallen på den här listan.

Att göra framtidens klädmaterial

Med spindelsilkes kombination av stretch, stretchighet och hållbarhet är det inte konstigt att det efterfrågas av kläddesigners. Även om det fortfarande är något ovanligt, har spindelsilke redan uppmärksammats av några stora namn i branschen.

Tidigare har vi skrivit om en helt biologiskt nedbrytbar spindelsilkessko utvecklad av Adidas, samt en North Face prototyp "Moon Parka" jacka som är gjord av ungefär samma material. Hur lång tid innan spindelsilke börjar dyka upp någon annanstans på huvudgatan?

Hjälper astronauter att röra sig i mikrogravitation

Den här är egentligen mer av ett hedersomnämnande, eftersom den inte inkluderar äkta spindelsilke – utan snarare inspirerad av hur spindlar spinner silke för att flytta runt. Skapad av forskare från Massachusetts Institute of Technology (MIT), är den så kallade Orbit Weaver-enheten en Spider-Man-liknande webbskjutare utformad för att låta astronauter lättare dra sig från plats till plats i noll eller mikrogravitationsförhållanden.

"Enheten skjuter ut en sträng med en magnetisk spets," Xin Liu, konstkurator vid MIT Media Lab Space Exploration Initiative, berättade för Digital Trends. ”När spetsen är i kontakt med en stålpanel, säkrar den fästet på grund av magnetiska krafter. Sedan kommer enheten att spola tillbaka, som ett fiskebyte men omvänt, och dra bäraren. Eftersom du är tekniskt viktlös, behöver det inte mycket vridmoment för att dra en person runt med en så liten enhet.”

Redaktörens rekommendationer

• Syntetiskt spindelsilke kan hjälpa till att lösa världens plastföroreningsproblem
• Förmågan att vrida sig som magi kan göra spindelsilke till framtidens robotmuskel

Uppgradera din livsstilDigitala trender hjälper läsare att hålla koll på den snabba teknikvärlden med alla de senaste nyheterna, roliga produktrecensioner, insiktsfulla redaktioner och unika smygtittar.