Spinnenseide
Spinnenseide ist ein Naturprodukt der Spinnen, das aus in den Spinndrüsen produzierten Proteinen besteht und außerhalb des Körpers zu Fasern gesponnen wird und mittlerweile auch synthetisch hergestellt werden kann. Die Chemie und Struktur der Spinnenseiden variiert je nach Spinnenart, dem Alter der Spinne, dem Proteinvorrat und der Funktion. Webspinnen produzieren verschiedene Arten von Spinnenseiden mit einem System aus mehreren Spinndrüsen, wobei jede Seidenart für eine bestimmte Aufgabe besonders geeignet ist.
Spinnen nutzen Spinnenseide zum Bau von Spinnennetzen, zur Herstellung von Abseilfäden, zum Spinnenflug, zur Abgabe von Botenstoffen, zur Übertragung taktiler Informationen, als Spermiennetz und zu weiteren Zwecken. Ein Netz kann aus bis zu fünf verschiedenen Seidenarten bestehen, während andere Seidenarten zum Einwickeln von Beutetieren und als Kokon zum Schutz für den Nachwuchs verwendet werden.
Jede Spinnenseidenart setzt sich aus verschiedenen Seidenproteinen zusammen, den Fibroinen, deren Strukturen die Eigenschaften der Seide maßgeblich beeinflussen. Sie ergeben sich aus der Abfolge ihrer Aminosäurebausteine, der so genannten Primärstruktur, die häufig aus einfachen, sich wiederholenden Einheiten besteht. Darüber hinaus spielen die Proteinfaltung und die räumliche Anordnung der Aminosäureketten, die Sekundär- und Tertiärstruktur, eine wichtige Rolle für die Eigenschaften der Seide. Seidenproteine mit einer Faltblattstruktur weisen eine hohe Stabilität und geringe Flexibilität auf, während Seidenproteine mit vorwiegend spiralförmigen Helixstrukturen eine höhere Elastizität besitzen.
Spinnen produzieren Spinnenseiden nach Bedarf. Dazu nutzen sie eine hochkonzentrierte Lösung von flüssigkristallinen Seidenproteinen, die als Spidroinsekrete bezeichnet werden. Die Faserbildung erfolgt außerhalb des Spinnenabdomens beim Herausziehen. Dabei spielen Scherkräfte sowie die Veränderungen des pH-Werts und des Salzgehalts im Spinnkanal eine entscheidende Rolle.
Die chemischen, mechanischen und biologischen Merkmale der Spinnenseide werden seit Anfang des 20. Jahrhunderts erforscht. Einige Spinnenseidenarten gehören zu den zähesten bekannten Biomaterialien und weisen eine höhere Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Zähigkeit auf als ein vergleichbarer Strang aus Kevlar oder Stahl. Die Elastizität einiger Spinnenseidenarten sorgt dafür, dass ein Spinnennetz beim Aufprall eines Insekts nicht zerreißt, sondern die kinetische Energie absorbiert. Darüber hinaus sind die Fäden biokompatibel, biologisch abbaubar und antibakteriell.
Spinnenseide ist aufgrund ihrer Eigenschaften ein vielversprechendes Material für die Materialforschung. Die potentiellen Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und umfassen unter anderem die Herstellung von Textilien, Schutzwesten, Wundabdeckmaterial, biologisch abbaubaren Verpackungen, Kosmetika, biokompatiblem medizinischen Nahtmaterial, Fallschirmen, Airbags und vielen anderen Produkten. Der Einsatz von Spinnen als direkte Seidenproduzenten ist zwar möglich, jedoch aufwändig und unwirtschaftlich. Daher werden biochemische und biotechnologische Verfahren zur künstlichen Herstellung von Spinnenseide erforscht.