סוד החוזק של העכביש
          
מכוניות, מטוסים, מבנים וגשרים הם חלק בסיסי בעולמנו. כולנו שואפים לנסוע במכוניות קלות, עמידות, חזקות ובטיחותיות - אך נעות בקלילות. לשם כך דרושים חומרים בעלי חוזק רב ומשקל קטן.

כיום משתמשים בתעשיית הרכב והמבנים בפלדה. הפלדה היא סגסוגת המורכבת ברובה מברזל ומכילה ריכוז נמוך של פחמן. תהליך ייצורה כולל חימום לטמפרטורות של 1200ºC.

בתעשיית התעופה משתמשים ב-Kevlar (יריעות של חומרים מרוכבים המעושרים בתוספים מיוחדים לשיפור תכונותיהם). על מנת לייצרו יש צורך בחומצה גופרתית, לחץ גבוה וטמפרטורה של מאות מעלות צלזיוס.

בהסתכלות כללית, בתהליך ייצור הפלדה וה-Kevlar נעשה שימוש בכמויות גדולות של אנרגיה תוך ייצור מוצרי לוואי רעילים.

בטבע קיימים חומרים חזקים וקלים שאינם מצריכים חימום לטמפרטורות גבוהות, לחצים גבוהים, או חומצות מאכלות. אחד מהם הוא קורי העכביש.

העכביש טווה את רשתו בסיבים מסוגים שונים ובהם סיב המסגרת (Dragline Silk). קור עכביש דק פי 30 משערה אנושית, אך בולט בחוזקו. סיב זה מתאפיין בקשיחות בסיסית גבוהה ובאלסטיות רבה. הוא חזק יותר (עד פי 6) מניילון ומפלדה באותו עובי, חזק יותר מ- Kevlar ויכול להימתח בכ-40% מעבר לצורתו המקורית ולחזור לגודלו המקורי (30% יותר מיכולת ההימתחות של ניילון). חוקרים טוענים כי קור העכביש חזק וגמיש עד שרשת גדולה של קורי עכביש תוכל לעצור מטוס נוסעים. בנוסף, קור העכביש עמיד לקוֹר ואינו נשבר בטמפרטורות נמוכות.

חומר הגלם ליצירת קור העכביש הוא חלבון נוזלי המיוצר בבלוטות בבטן העכביש. משם הוא עובר דרך נימיות ונלחץ דרך שש פטמיות טווייה (זרבוביות קטנות) בגב העכביש. במגע עם האוויר הוא הופך לצמיג. בעזרת טופרי רגליו ובעזרת מסרקות ומברשות זעירות העכביש הופך את הסיבים לקור שעוביו אינו עולה על מיקרונים אחדים.

סיב המסגרת מורכב בעיקר משני חלבונים מבניים בעלי רצף דומה. חוקרים מעריכים כי חוזק קורי העכביש טמון במבנה המרחבי של החלבונים. חלבונים אלו מכילים אזורים קטנים של קשרי מימן חלשים הפועלים במשותף לשם התנגדות לכוח המופעל עליהם ולפיזור האנרגיה הנספגת בתוכם.

מבחינה יישומית, באמצעות הבנת המבנה המולקולרי האחראי לחוזק קור העכביש נוכל לבסס קווים מנחים שיובילו לסינתזה של חומרים יעילים, חזקים וגמישים. במסגרת פיתוח סיבים דמויי קורים ממקורות טבעיים, יושם דגש גם על יכולתם להתפרק על-ידי אנזימים שמקורם באורגניזמים חיים, בדומה לקורים הנאכלים על ידי העכביש. תנאי היצור של סיבים אלו יהיו ידידותיים לסביבה, ללא שימוש בטמפרטורות ולחצים גבוהים ובלי לפלוט רעלנים לסביבה. כך למשל, ייצור המוני של סיבים, שעובי האחד אלפית המילימטר, עשוי לשמש בעתיד לייצור אפודי מגן, חוטי תפירה כירורגית, מיקרו-מוליכים, סיבים אופטיים, מצנחים, כבלים לגשרים ועוד.

© דף הבית | כל הזכויות שמורות לארגון הביומימיקרי הישראלי