Von Spider-Man inspiriert: Forscher entwickeln Netzschleuder

Der Marvel-Held Spider-Man, alias Peter Parker, schwingt sich an Spinnenfäden durch die Stadt. In einigen Comics nutzt er dafür Netzpatronen mit einer Flüssigkeit, die fest wird, sobald sie abgeschossen wird. 

Genau das haben sich Forscher der Universität Tufts in Massachusetts, USA, zum Vorbild genommen. Inspiration für ihre Technologie fanden sie in der Natur. Dort werden Seidenfasern unter anderem von Spinnen, Motten, Schmetterlingen, Käfern zu Netzen und Kokons gesponnen.

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Faserprotein von Seidenspinnern 

Sie kochten daher die Kokons von Seidenspinnern in einer Lösung und zerlegten sie in ihre Bausteine. Das entstandene Fibroin, das Faserprotein, kann dann durch sehr dünne Nadeln geschossen werden. 

Damit es bei Kontakt mit der Luft fest wird, wird es mit Zusatzstoffen vermischt. Dopamin sorgt dafür, dass die Lösung fast sofort zu einer robusten, zugfesten und klebrigen Faser wird. Ethanol und Aceton sorgen dafür, dass aus der Seidenfibroinlösung über Stunden ein halbfestes Gel wird.

Zufallsentdeckung

Die Entdeckung war dabei ein Zufall. "Ich arbeitete an einem Projekt zur Herstellung extrem starker Klebstoffe aus Seidenfibroin. Als ich meine Glasgeräte mit Aceton reinigte, bemerkte ich, dass sich auf dem Boden des Glases ein netzartiges Material bildete", beschreibt es Studienautor Marco Lo Presti in einem Statement. 

Wird die Lösung durch eine Nadel geschossen, sorgt der Kontakt mit der Luft dafür, dass das Dopamin ihr sofort das Wasser entzieht. Dabei legt sich eine Acetonschicht um die Faser, wodurch sie fest wird. Anschließend verdampft das Aceton und hinterlässt einen klebrigen Faden, der an jeder Oberfläche haftet. 

Zusätzlich gaben die Forscher Chitosan hinzu. Das findet man in den Exoskeletten von Insekten. Es verstärkt die Zugfähigkeit der Faser um das 200-fache. Durch die Zugabe von Boratpuffern wurde außerdem die Haftfähigkeit um den Faktor 18 erhöht. Je nach Größe der Nadel kann der Faden zwischen einem halben Millimeter und der Dicke eines menschlichen Haares variieren. 

80-fache des Eigengewichts, aber noch nicht so stark wie Spinnweben

Die geschossene Faser kann dann etwa das 80-fache ihres Eigengewichtes halten. Demonstriert haben die Forscher das u.a. anhand eines Holzblocks, eines Stahlbolzen, eines in Sandvergrabenen Skalpells und eines schwimmenden Laborröhrchen. Sie konnten die Objekte aus einer Entfernung von 12 Zentimetern aufnehmen. 

Durch die Stadt schwingen wie Spider-Man kann man sich damit also noch nicht. Die Fasern sind etwa 1000-Mal schwächer als jene von Spinnen. Die Forscher hoffen aber, ihre Technologie weiter zu verbessern. Die Studie erschien im Fachmagazin Advanced Functional Materials.