شیمی و تکنولوژی پلیمرهای پیشرفته: 1- مروری بر روش‌‌های تهیه، خواص و کاربرد‌های الیاف طبیعی ابریشم عنکبوت

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استادیار شیمی پلیمر/ دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان

چکیده

ابریشم دسته‌ای از الیاف طبیعی بوده که توسط برخی از حشرات خاص تولید می‌شود. عنکبوت‌‌ها درشت مولکول‌‌های پروتئینی با ساختار‌های مولکولی مختلف، برای کاربرد‌های گوناگون تولید می‌کنند. تار‌‌های عنکبوت یا دیگر ساختار‌های بزرگ پروتئینی با خروج رشته‌‌های پروتئینی از غده‌‌های ریسنده در داخل بدن عنکبوت تولید می‌شوند که این غدد مانند یک دستگاه ریسندگی عمل می‌کنند. ابریشم طبیعی عنکبوت در مقایسه با سایر الیاف طبیعی و مصنوعی به دلیل خواص مکانیکی و فیزیکی منحصر به فرد خود مورد توجه زیادی قرار گرفته است. این خواص استثنایی منجر به کاربرد‌های بالقوه الیاف ابریشم عنکبوت برای استفاده در تولید جلیقه ضدگلوله، عروق مصنوعی، حسگر‌ها و غیره شده است. خواص مکانیکی و فیزیکی قابل توجهی که از این الیاف مشاهده می‌شود برگرفته از ساختار مولکولی بزرگ‌مولکول‌‌های پروتئینی و همچنین برهمکنش‌‌های فیزیکی بین زنجیره‌‌های پروتئینی است. از سوی دیگر، سازوکار‌‌های ویژه تولید تار‌های عنکبوت مانند فرآیند‌های اعمال تنش، تنظیم pH، تبادل یونی و در نهایت خروج از تارریس‌‌ها از دلایل خواص فوق العاده این الیاف‌می‌باشد. به دلیل مشکلات قابل توجه در تولید طبیعی الیاف ابریشم توسط عنکبوت‌‌ها، تولید ابریشم عنکبوت در مقیاس بزرگ نیازمند روش‌‌های پیشرفتهای مانند قرار دادن DNA عنکبوت در حیوانات و باکتری‌‌ها ‌می‌باشد. لازم به ذکر است که الیاف ابریشم عنکبوت تولید شده به وسیله این روش‌‌ها، خواص مکانیکی و فیزیکی کاملاً مشابه ابریشم طبیعی عنکبوت را نداشته‌اند. الیاف ابریشم عنکبوت دارای کاربرد‌های بالقوه ای در صنایع پزشکی و نظا‌می‌بوده که این مطالعه ‌می‌تواند دریچه جدیدی را به آینده این الیاف باز کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Chemistry and Technology of Advanced Polymers: A Review on Preparation Methods, Properties and Advanced Applications of Natural Spider Silk Fibers

نویسندگان [English]

  • Seyed Farzan Tajbakhsh 1
  • Amin Abdollahi 2
1 Department of Polymer and Color Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Chemistry, Institute for Advanced Studies in Basic Science (IASBS), Zanjan, Iran
چکیده [English]

Silk is a natural fiber composed of proteins produced by some insects. Spiders produce various proteinaceous macromolecules for different applications. The spider web or other large structures of proteins are emerged from spinner glands inside the spider body, which act as a spinning instrument. Spider natural silk has received a great deal of attentions because of their unique mechanical and physical properties, thermal resistance, biocompatibility, and biodegradability. which resulted to potential applications of spider silk fibers in production of bulletproof vest, artificial vessels, sensors, and etc. This interesting mechanical and physicochemical properties are derived from protein macromolecule’s structure, including the large protein sequences of the repeating units and also physical interactions between the protein chains and Specific mechanisms such as tension, pH adjusting, and ion exchange in spinnerets of spider. Because of remarkable difficulties in natural production of spider silk, other advanced techniques like inserting the DNA of the spider into an animals or bacteria is employed, but fibers produced by these methods did not have mechanical and physicochemical properties of natural spider silk lower molecular weight of the protein chains. Natural and synthetic spider silk fibers have potential applications in pharmaceutical and military industries which this study can open a new window to the future of this fibers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spider
  • silk
  • Natural Fibers
  • Spinning
  • protein