Zszargane nerwy pająka

Gdyby człowiek potrafił wytwarzać materiały tak lekkie i wytrzymałe, a równocześnie elastyczne jak nici pająka, dzisiaj nie istniałby most, wieżowiec czy nawet pojazd, który nie byłby w jakiejś przynajmniej części skonstruowany z pajęczych sieci. Co w nich szczególnego?

Jak powstaje sieć?
Nie wszystkie pająki produkują nici. Nie wszystkie robią z nich sieci. Tak właściwie – jak się wydaje – pająki na początku swojej drogi ewolucyjnej włókna wytwarzały tylko do budowy kokonów. Dopiero później nauczyły się z nich robić pajęczyny. Czym tak naprawdę jest pajęcza nić? To wiele niezwykle cienkich i splecionych ze sobą białkowych nitek. Za ich produkcję odpowiedzialne są gruczoły znajdujące się w odwłoku pająka. Nić staje się nicią dopiero po zetknięciu z powietrzem atmosferycznym, bo w gruczołach produkowana jest w stanie ciekłym. Ujście gruczołów znajduje się na czubkach tzw. kądziołków, czyli specjalnej pary odnóży. Nić pajęcza jest bardzo wytrzymała. Włókno o przekroju 1 mm może utrzymać ciężar ponad 260 kg. Równocześnie jest bardzo elastyczna. Może się rozciągać do 40 proc. swojej długości bez zerwania. Jest też bardzo lekka. Choć znane są materiały bardziej elastyczne i bardziej wytrzymałe, trudno byłoby znaleźć taki, który byłby równocześnie i tak elastyczny, i tak wytrzymały jak nić pająka. Ta ostatnia jest poza tym produkowana w sposób naturalny w temperaturze pokojowej. Nie wymaga sporych nakładów energii jak np. przy produkcji także wytrzymałych sieci nylonowych czy nanorurek węglowych.

Konstrukcje z sieci
Nietrudno sobie wyobrazić most wiszący, w którym liny konstrukcyjne byłyby wykonane z materiału o analogicznych właściwościach do nici pająka. Wytrzymałość stali jest dużo mniejsza, dlatego liny używane dzisiaj są grube, a te à la pajęcze byłyby cienkie. Ale z pajęczych nici mogłyby być wykonane także ścięgna czy więzadła wszywane jak protezy ludziom, którzy z powodu wypadku czy chorób naturalne ścięgna mają uszkodzone. To nie wszystko. Chirurdzy z niemieckiej Hanowerskiej Akademii Medycznej rozpoczęli eksperymenty mające na celu sprawdzenie, czy pajęcze włókno mogłoby być używane tak samo jak nici chirurgiczne. Chodzi o szczególnie delikatne zabiegi w neurochirurgii czy chirurgii oka. Inna grupa z tego samego ośrodka bada, czy pajęcze włókna mogłyby służyć do naprawy zerwanych włókien nerwowych. Do tego celu lekarze w porozumieniu z inżynierami stworzyli zbudowaną z pajęczych włókien matrycę, na której komórkom nerwowym łatwiej rosnąć. Pierwsze wyniki testów są bardzo obiecujące. Robiono je na szczurach i owcach.

W tym ostatnim przypadku owcom z uda usunięto sześciocentymetrowy kawałek nerwu, a następnie w to miejsce wszczepiono pajęczy implant. Po kilku tygodniach okazało się, że brakujący nerw się odtworzył, a rusztowanie z pajęczych włókien rozpuściło. Naukowcy nie zauważyli przy tym żadnych oznak odrzucenia wszczepionej w mięśnie konstrukcji utkanej z pajęczych nici. Przy okazji dowiedzieli się, że pajęcze sieci są biokompatybilne, czyli nie wywołują alergii i reakcji obronnych. Z punktu widzenia chirurgów czy transplantologów, trudno o lepszą wiadomość. Testy kliniczne, w których pajęcze nici będą wszczepiane ludziom, mają się rozpocząć za trzy lata. Już teraz w laboratoriach Hanowerskiej Akademii Medycznej hodowanych jest 50 pająków. Naukowcy skonstruowali nawet specjalne urządzenie do ich… dojenia. Dwa razy w tygodniu pająki oddają nauce wyprodukowane przez siebie sieci. Te najdłuższe nitki mogą mieć długość nawet 200 metrów.