Existem duas características que trabalham juntas para tornar a seda de aranha tão forte e resistente.

Hannes Schniepp diz que a estrutura molecular da proteína da qual a seda é fiada - a primeira parte do segredo da aranha - é muito bem compreendida.

"A biologia moderna nos deu as ferramentas para executar uma sequência, "Schniepp disse." Mas isso é apenas um passo. "

Schniepp é professor associado do Departamento de Ciências Aplicadas da William &Mary. Ele e seu laboratório estão trabalhando na engenharia reversa da segunda etapa:como o aparelho giratório da aranha processa e organiza mecanicamente a proteína. Algumas aranhas desenvolveram órgãos para expelir fios que, para seu tamanho, são muito mais fortes do que o aço. Eles receberam um novo financiamento da National Science Foundation para continuar suas pesquisas.

O laboratório se concentra em aranhas marrons reclusas, que Schniepp compara à guilda dos lendários espadachins asiáticos.

"Os ferreiros que trabalharam para o samurai no Japão descobriram uma maneira muito complicada de fazer lâminas que eram melhores do que qualquer outra espada, "disse ele." Estava tudo na forma como tratavam o material.

"No fim, a lâmina ainda é feita de ferro e carbono, mas se você tratá-los da maneira certa, você obtém um produto excelente, " Ele continuou.

Os ferreiros japoneses não discutiam os segredos de seu ofício, nem o recluso marrom. Portanto, o laboratório Schiepp usa uma série de instrumentos e técnicas para inferir o método da aranha a partir de detalhes, exame minucioso do material da web.

Schniepp e outros cientistas materiais estão interessados ​​em aprender os segredos do recluso marrom como um primeiro passo essencial para sintetizar a substância. Ele ressalta que seu laboratório também se interessa por outras sedas naturais.

"A aranha marrom reclusa como um sistema de modelos realmente empolgante que nos fornece uma visão única de como a seda funciona. E, até agora, nos concentramos fortemente no recluso marrom, - disse Schniepp. - Mas achamos que o que podemos aprender com o recluso se aplica a outras sedas também - outras sedas de aranha e até seda de bicho-da-seda. Então, estamos ampliando nosso escopo para obter uma compreensão mais geral das sedas - como elas funcionam, sua mecânica interna. "

Ele destacou que existe um "espectro enorme" de possibilidades de uso para proteínas sintéticas inspiradas nas fibras produzidas por insetos e aracnídeos. Os materiais baseados em substâncias naturais são provavelmente mais sustentáveis ​​do ponto de vista ambiental do que a safra atual de plásticos fabricados a partir de combustíveis fósseis. Por exemplo, Schniepp imagina uma garrafa de água feita de proteína.

"Então você bebe a água, "ele diz." E então, quando você terminar, você pode comer a garrafa e obter sua dose diária de proteína. Ou você pode simplesmente jogá-lo fora e algum animal virá e comê-lo. "

O amanhecer da era de tais substâncias sintéticas úteis está sobre nós, Schniepp disse. Ele mencionou uma empresa iniciante na Califórnia que está criando roupas de grife - "caras, com um preço muito alto "- de seda sintética.

O objetivo do laboratório Schniepp é avançar na compreensão das sedas naturais e como elas são produzidas para que as versões sintéticas possam ser ampliadas para produção em massa além dos mercados de butique.

"Você começa fazendo pequenas quantidades, " ele disse, "e naturalmente serão caros. Mas, à medida que você aprende mais, você aprende a otimizar e fica cada vez mais barato. "

O laboratório Schniepp tem estudado a seda da aranha reclusa marrom por cinco anos e fez contribuições significativas para desvendar os segredos da aranha. Seu trabalho abriu caminho para uma melhor compreensão da seda do recluso marrom.

"Antes, as pessoas tinham todos os tipos de modelos complexos da aparência da fibra de seda e do que a torna tão forte. Mas sempre foi muito difícil confirmar isso diretamente, "disse ele." As evidências experimentais eram realmente esparsas. "

Mas o recluso faz uma seda que tem um formato diferente das outras aranhas, um fato que o laboratório de Schniepp foi capaz de usar para descobrir uma nova maneira de olhar dentro da estrutura do fio de seda. "E o que aprendemos é que esta fita é feita inteiramente de nanofibrilas, "ele explicou - fios que são 3, 000 vezes mais fino em diâmetro do que um fio de cabelo humano.

Eles também relataram que a seda é feita de nanofibrilas individuais colocadas em paralelo - não torcidas como fios de uma corda. Outra descoberta é que o recluso marrom aumenta a força da seda, girando pequenos laços em cada fio.

O novo financiamento da NSF permitirá que o laboratório continue seu exame da natureza das nanofibrilas, usando microscopia avançada e espectroscopia. O objetivo é completar o entendimento da seda, desde o nível molecular, estendendo-se até o comprimento de toda a fibra de seda.

Os membros do laboratório Schniepp incluem graduandos e doutorados. alunos da William &Mary. Schniepp diz que continuará os programas de extensão para alunos K-12 STEM.

"Tivemos alunos do ensino médio em nosso laboratório. Oferecemos estágios de verão para alunos do ensino médio; tive vários alunos que fizeram um estágio de pesquisa sênior de um ano na Escola de Ciência e Tecnologia do Governador em Hampton, "Schniepp disse." Podemos realmente alcançar pessoas em todos os níveis e deixá-los entusiasmados com esta pesquisa e talvez influenciar alguns deles a escolher uma carreira em STEM e ajudar no avanço dessas novas tecnologias. "