Ragfijn biostaal uit geitenmelk

Het web van een spin is bijzonder. Dunne draden, maar enorm sterk. Zouden wetenschappers zulke draden kunnen maken, dan geeft dat veel mogelijkheden. Onderzoekers uit Quebec (Canada) willen dat doen. De voordelen: een materiaal dat enerzijds ultralicht en biologisch afbreekbaar is en anderzijds sterk genoeg om kogels te stoppen. Het “biostaal” kan ook een groen alternatief zijn voor plastic verpakkingen of voor visnetten.

Jeff Turner, directeur van Nexia Biotechnologies, een bedrijf dat onderzoek verricht naar biostaal, bekijkt het in de New Scientist van vorige week nog wel nuchter. „Het materiaal zal afgeschermd moeten worden als het in kritieke situaties gebruikt gaat worden. Bacteriën kunnen het namelijk afbreken”.

De onderzoekers van Turner hebben al een eerste stap gezet. Zij ontdekten het gen voor het 'draadeiwit' bij spinnen, en zij brachten dit over naar de uiercellen van geiten. Uit de geitenmelk winnen zij nu het oplosbaar eiwit.

Tot nu toe heeft niemand iets gedaan op het gebied van biostaal. Toch is Turner ervan overtuigd dat het eiwit kan worden gebruikt voor het maken van een supermateriaal. „De natuur gebruikt het er ook voor. Als je bedenkt wat de draden in een web moeten doen, dan zie je de mogelijkheden voor je”, zegt de directeur. „De draadjes zijn onzichtbaar dun, maar zij stoppen een insect in volle vlucht in één keer”.

De spin heeft twee antwoorden op deze schijnbare tegenstelling. Ten eerste bouwt hij eiwitten die heel sterke bindingen aangaan met naburige eiwitten. Daarnaast is er een unieke manier om de eiwitten een flinterdunne draad te laten worden. De spin scheidt de eiwitsubstantie uit, waarna die in de buitenlucht opdroogt tot een kristalheldere, onoplosbare draad. Een web blijft hierdoor ook in de regen intact. Tests met natuurlijke draden laten zien dat deze sterker en elastischer zijn dan bijvoorbeeld hoogwaardig, trekvast staal of Kevlar zoals in kogelvrije vesten.

Dezelfde eigenschappen die het eiwit zo bruikbaar maken, vormen ook de moeilijkheid bij het produceren. Wanneer bacteriën in grote hoeveelheden dit eiwit maken, dan verbindt het zich meestal in een ongeordende warboel. Afhankelijk van hoe zij zich vouwen tijdens het vormen, kunnen ze ook gestructureerde ketens vormen. Daar is geen wetmatigheid in.

Dit vormde de aanleiding voor Turner en zijn collega's om de spin te imiteren. Zij kwamen erachter dat de manier waarop melkeiwitten gemaakt worden, vrijwel identiek is aan de wijze waarop de spin zijn draadeiwit maakt. Beide eiwitten komen na de productie terecht in een ruimte, het zogenaamde lumen, waar de kans op verklitting vrijwel nihil is. Dat biedt perspectieven. Turner geeft echter aan dat het werk nog maar in een pril stadium is. Om een voldoende hoeveelheid eiwit te produceren, zal de kudde genetisch gemanipuleerde geiten moeten groeien. Dit duurt nog minimaal een jaar.

De grootste hindernis komt dan: „Hoe krijgen wij onze kunde gelijk aan de bekwaamheid van de spin om draden te maken?”, vraagt Turner zich af. „Maar ook daar komen we uit, gun ons de tijd”.