Naukowcy od dawna wiedzą, że jedwab pajęczy ma bardzo wiele imponujących właściwości mechanicznych, bez względu na gatunek pająka. Jak dotąd nie badano jednak właściwości mechanicznych jedwabiu pochodzącego z kokonu jajowego sieciarza jaskiniowego. Temat ten podjęła grupa badaczy z Włoch i USA, która zajęła się "europejskim pająkiem roku 2012" (wg Europejskiego Towarzystwa Arachnologicznego). Badanie zostało niedawno opublikowane na łamach czasopisma PLoS ONE.

Pod kierunkiem Laboratorium Nanomechaniki Inspirowanej Biologicznie na Politecnico di Torino naukowcy zebrali jedwabne nici pająka bezpośrednio z jaskiń na terenie Włoch. Przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego z emisją polową (FESEM) naukowcy odkryli, że nici, na których zwisają kokony jajowe pająka, składają się z dużych nitek, osiągających długość do 7,5 raza większą niż pierwotna długość włókna. Sieciarz jaskiniowy wytwarza jedwab, z którego buduje kokony jajowe chroniące rozwijające się potomstwo. Naukowcy posłużyli się także maszyną do prób rozciągania, aby zmierzyć odporność włókien na zrywanie.

Większość gatunków wytwarza siedem lub osiem rodzajów jedwabiu, służących różnym celom. Na przykład, jedwab "wiodący" pozwala pająkom chwytać się powierzchni, a inne typy jedwabiu służą do tkania sieci, w które chwytane są ofiary.

Samica sieciarza jaskiniowego wytwarza kokony jajowe w kształcie łezki, które zwisają ze sklepień w ciemnych i wilgotnych częściach jaskiń. Kokony wiszą na niciach wykonanych z rurkowatego jedwabiu. Włókna pokryte są lepką substancją, która spaja je ze sobą.

Badanie wykazało, że gęsto i losowo upakowane włókna nici przytrzymującej kokon mogą po rozwinięciu mieć znaczną długość, co umożliwia ich znaczne rozciąganie.

"Kształty krzywych naprężenia, które zaobserwowaliśmy, przypominają kształt wiązek nanorurek węglowych (CNT)", piszą autorzy badania. "Kiedy wiązka zostanie pociągnięta w kierunku równoległym do jej osi, krzywe te wykazują szereg załamań, świadczących o uszkodzeniach na poziomie wiązek podrzędnych. Jak wynika z naszych danych, mamy także szereg załamań wskazujących, że uszkodzenie wiązki po osiągnięciu przez nią maksymalnego obciążenia zachodzi w wyniku pęknięcia wiązek podrzędnych. Mimo że nasze krzywe przypominały krzywe wiązek CNT, były zupełnie różne od krzywych wiązek jedwabiu wiodącego i nici kokonu jajowego.

Po porównaniu tamtych danych z naszymi widzimy, że ich naprężenie niszczące i ciągliwość są znacznie wyższe. Co zaskakujące, nasze włókna wytrzymują imponująco duże odkształcenia: niektóre nici rozciągają się o ponad 200%, osiągając wartości od 721% do 751%, których jak dotąd nie obserwowano w żadnych pojedynczych niciach pajęczych ani jedwabnych niciach podtrzymujących kokony. Tak duże rozciąganie wskazuje na istnienie potężnego mechanizmu rozwijania nici".

Prof. Nicola Pugno z Laboratorium Nanomechaniki Inspirowanej Biologicznie na Politecnico di Torino otrzymał od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) grant w wysokości 1 mln euro ze środków siódmego programu ramowego (7PR). Na początku roku rozpoczął się projekt BIHSNAM ("Biologicznie inspirowane hierarchiczne supernanomateriały"), wspierający badania związane z tymi odkryciami.

© Unia Europejska 1994 - 2012

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Lepore, E. et al., 'Evidence of the Most Stretchable Egg Sac Silk Stalk, of the European Spider of the Year Meta menardi', PLoS ONE 7(2): e30500. doi:10.1371/journal.pone.0030500