Bu çalışma, sırasıyla NSF RUI Hibeler MCB-0950372 ve DMR-1105310 başlıklı &quot;Black Widow Spider ipek ve Spider Tutkal Silks Mekanik Davranışı Moleküler Karakterizasyonu&quot; tarafından desteklenmiştir.

<ol>
	<li>Gosline, J. M., Guerette, P. A., Ortlepp, C. S., Savage, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanical+design+of+spider+silks:+from+fibroin+sequence+to+mechanical+function.">The mechanical design of spider silks: from fibroin sequence to mechanical function.</a> J. Exp. Biol. 202, 3295-3303 (1999).</li><li>Foelix, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biology of spiders. , (1996).</li><li>Vollrath, F., Knight, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+crystalline+spinning+of+spider+silk.">Liquid crystalline spinning of spider silk.</a> Nature. 410, 541-548 (2001).</li><li>Spiess, K., Lammel, A., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+spider+silk+proteins+for+applications+in+biomaterials.">Recombinant spider silk proteins for applications in biomaterials.</a> Macromol. Biosci. 10, 998-1007 (2010).</li><li>Stark, M., Grip, S., Rising, A., Hedhammar, M., Engstrom, W., Hjalm, G., Johansson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroscopic+fibers+self-assembled+from+recombinant+miniature+spider+silk+proteins.">Macroscopic fibers self-assembled from recombinant miniature spider silk proteins.</a> Biomacromolecules. 8, 1695-1701 (2007).</li><li>Lazaris, A., Huang, Y., Zhou, J. F., Duguay, F., Chretien, N., Welsh, E. A., Soares, J. W., Karatzas, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spider+Silk+Fibers+Spun+from+Soluble+Recombinant+Silk+Produced+in+Mammalian+Cells.">Spider Silk Fibers Spun from Soluble Recombinant Silk Produced in Mammalian Cells.</a> Science. 295, 472-476 (2002).</li><li>Teule, F., Cooper, A. R., Furin, W. A., Bittencourt, D., Rech, E. L., Brooks, A., Lewis, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+protocol+for+the+production+of+recombinant+spider+silk-like+proteins+for+artificial+fiber+spinning.">A protocol for the production of recombinant spider silk-like proteins for artificial fiber spinning.</a> Nat. Protoc. 4, 341-355 (2009).</li><li>Gnesa, E., Hsia, Y., Yarger, J. L., Weber, W., Lin-Cereghino, J., Lin-Cereghino, G., Tang, S., Agari, K., Vierra, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conserved+C-Terminal+Domain+of+Spider+Tubuliform+Spidroin+1+Contributes+to+Extensibility+in+Synthetic+Fibers.">Conserved C-Terminal Domain of Spider Tubuliform Spidroin 1 Contributes to Extensibility in Synthetic Fibers.</a> Biomacromolecules. , (2011).</li><li>Hayashi, C. Y., Shipley, N. H., Lewis, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypotheses+that+correlate+the+sequence,+structure,+and+mechanical+properties+of+spider+silk+proteins.">Hypotheses that correlate the sequence, structure, and mechanical properties of spider silk proteins.</a> Int. J. Biol. Macromol. 24, 271-275 (1999).</li><li>Xu, M., Lewis, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+a+protein+superfiber:+Spider+Dragline+Silk.">Structure of a protein superfiber: Spider Dragline Silk.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 87, 7120-7124 (1990).</li><li>Hayashi, C. Y., Blackledge, T. A., Lewis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+and+mechanical+characterization+of+aciniform+silk:+uniformity+of+iterated+sequence+modules+in+a+novel+member+of+the+spider+silk+fibroin+gene+family.">Molecular and mechanical characterization of aciniform silk: uniformity of iterated sequence modules in a novel member of the spider silk fibroin gene family.</a> Mol. Biol. Evol. 21, 1950-1959 (2004).</li><li>Lazaris, A., Arcidiacono, S., Huang, Y., Zhou, J. F., Duguay, F., Chretien, N., Welsh, E. A., Soares, J. W., Karatzas, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spider+silk+fibers+spun+from+soluble+recombinant+silk+produced+in+mammalian+cells.">Spider silk fibers spun from soluble recombinant silk produced in mammalian cells.</a> Science. 295, 472-476 (2002).</li><li>Arcidiacono, S., Mello, C., Kaplan, D., Cheley, S., Bayley, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+characterization+of+recombinant+spider+silk+expressed+in+Escherichia+coli.">Purification and characterization of recombinant spider silk expressed in Escherichia coli.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 49, 31-38 (1998).</li><li>Menassa, R., Zhu, H., Karatzas, C. N., Lazaris, A., Richman, A., Brandle, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spider+dragline+silk+proteins+in+transgenic+tobacco+leaves:+accumulation+and+field+production.">Spider dragline silk proteins in transgenic tobacco leaves: accumulation and field production.</a> Plant Biotechnology Journal. 2, 431-438 (2004).</li><li>Scheller, J., Guhrs, K. H., Grosse, F., Conrad, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+spider+silk+proteins+in+tobacco+and+potato.">Production of spider silk proteins in tobacco and potato.</a> Nat. Biotechnol. 19, 573-577 (2001).</li><li>An, B., Hinman, M. B., Holland, G. P., Yarger, J. L., Lewis, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducing+beta-sheets+formation+in+synthetic+spider+silk+fibers+by+aqueous+post-spin+stretching.">Inducing beta-sheets formation in synthetic spider silk fibers by aqueous post-spin stretching.</a> Biomacromolecules. 12, 2375-2381 (2011).</li><li>Elices, M., Guinea, G. V., Plaza, G. R., Karatzas, C., Riekel, C., Agullo-Rueda, F., Daza, R., Perez-Rigueiro, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bioinspired Fibers Follow the Track of Natural Spider Silk. Macromolecules. 44, 1166-1176 (2011).</li><li>Scheller, J., Guhrs, K. H., Grosse, F., Conrad, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+spider+silk+proteins+in+tobacco+and+potato.">Production of spider silk proteins in tobacco and potato.</a> Nature Biotechnology. 19, (2001).</li><li>Kojic, N., Kojic, M., Gudlavalleti, S., McKinley, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+removal+during+synthetic+and+Nephila+fiber+spinning.">Solvent removal during synthetic and Nephila fiber spinning.</a> Biomacromolecules. 5, 1698-1707 (2004).</li><li>Jeffery, F., La Mattina, C., Tuton-Blasingame, T., Hsia, Y., Gnesa, E., Zhao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdissection+of+Black+Widow+Spider+Silk-producing+Glands.">Microdissection of Black Widow Spider Silk-producing Glands.</a> J. Vis. Exp. (47), e2382 (2011).</li><li>Blasingame, E., Tuton-Blasingame, T., Larkin, L., Falick, A. M., Zhao, L., Fong, J., Vaidyanathan, V., Visperas, A., Geurts, P., Hu, X., La Mattina, C., Vierra, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyriform+spidroin+1,+a+novel+member+of+the+silk+gene+family+that+anchors+dragline+silk+fibers+in+attachment+discs+of+the+black+widow+spider,+Latrodectus+hesperus.">Pyriform spidroin 1, a novel member of the silk gene family that anchors dragline silk fibers in attachment discs of the black widow spider, Latrodectus hesperus.</a> J. Biol. Chem. 284, 29097-29108 (2009).</li><li>La Mattina, C., Reza, R., Hu, X., Falick, A. M., Vasanthavada, K., McNary, S., Yee, R., Vierra, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spider+minor+ampullate+silk+proteins+are+constituents+of+prey+wrapping+silk+in+the+cob+weaver+Latrodectus+hesperus.">Spider minor ampullate silk proteins are constituents of prey wrapping silk in the cob weaver Latrodectus hesperus.</a> Biochemistry. 47, 4692-4700 (2008).</li><li>Hsia, Y., Gnesa, E., Jeffery, F., Tang, S., Vierra, C., Cuppoletti, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spider+Silk+Composites+and+Applications.">Spider Silk Composites and Applications.</a> Metal, Ceramic and Polymeric Composites for Various Uses. 2, 303-324 (2011).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu metodoloji bükülmüş Sentetik elyaflar doğal liflerle karşılaştırıldığında aynı büyüklük sırasına mekanik vardır. Biriktirme ve sonrası dönüş beraberlik süreçleri makineleşme ile insan hatası miktarını azaltarak, numuneler arasındaki deneysel varyasyon daha kontrollü ve büyük ölçüde azaltılmış bulunmaktadır. Bizim metodoloji örümcek gen ailesinin diğer üyelerinin cDNAlarının gelen kodlanmış rekombinant proteinler bükülmüş olan diğer lif...

Örümcek ipek yüksek gerilimli çelik, Kevlar ve naylon gibi çeşitli sentetik malzemelerin dışarı gerçekleştirir olağanüstü mekanik özelliklere sahiptir. 1 Örümcekler çeşitli mekanik özellikleri gösterilecek en az 6-7 farklı fiber türleri, çekme mukavemeti ve genişletilebilirlik değişen miktarlarda tasarlanmış her dönmeye özgül biyolojik görevleri gerçekleştirmek için. 2 Araştırma bilim adamları hızla Çünkü yamyamlık 3,4. nedeniyle üstün mekanik özellikleri, biyouyumlu ve bunların toksik olmayan ve yeşil-maddi doğanın nesil Biyomalzeme olarak örümcek ipekleri kullanımı ve takip edilir arachnids ve zehirli doğa, tarım yoluyla örümcek ipekleri hasat endüstriyel ölçekte üretim için gerekli talepleri karşılamak için pratik bir strateji değildir. Bu nedenle, bilim gelen sentetik liflerin iplik in vitro ile birleştiğinde transjenik organizmalarda rekombinant ipek protein üretimi yönelmiştirse saflaştırılmış protein. tam uzunlukta rekombinant örümcek ipek proteinleri 5-8 İfade onların oldukça tekrarlayıcı doğası ve fiziksel uzunluğu (&gt; 15 kb) dahil kendi gen dizilerinin iç özellikleri, GC-zengin içerik verilen teknik olarak zor ve yanlı oldu alanin ve glisin kodon kullanımı. Bugüne kadar 9-11, en ​​laboratuarları kısmi cDNA dizileri veya sentetik genleri kullanarak büyük ampullate ipek proteinleri MaSp1 veya MaSp2 ile kesilmiş formlar ifade üzerine odaklanmıştır. 12-15 İplik sentetik örümcek ipekleri gerektiren zorlu bir süreçtir çeşitli bilimsel disiplinler ve eğirme sürecinin inceliklerini ustalığı ve bilgisi tamamen Video gösterimi tarafından kamuoyuna ortaya konamamıştır. Aslında, dünya genelinde laboratuarları sadece bir avuç örümcek ipeği cDNAlarının ifade ipek proteinleri arındırmak, sentetik lifler dönmeye ve post-spin beraberlik gerçekleştirmek için uzmanlığa sahip ve daha sonra nihayet kendi biyomateryal özelliklerini incelemektedir. 8,Iplik, sentetik lifler için 16,17 Farklı yaklaşımlar, ıslak ve kuru eğirme gibi elektro yöntemleri kapsayan var 16,18,19 Tüm işlemler tek bir ortak amacı var -. Mekanik özelliklere sahip sentetik örümcek ipliği üreten bir protokolünün geliştirilmesi rakip doğal konuları Büyük ölçekli ticari üretim işlemleri için. Burada bir ıslak eğirme yöntemi kullanarak bir laboratuar ölçekte yapay örümcek ipek üretmek için bir prosedür tanımlamaktır. Diğer eğirme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, ıslak eğirme lif analizi için en tutarlı sonuçlar ortaya koymuştur. Onların saflaştırma takiben bakterilerde rekombinant ipek proteinleri, bir ifade ile, bu işlemi başlangıcından ana hatlarını ve sonra ile konuları verimleri &quot;olarak-bükülmüş&quot; lifler uygulanan bir post-sıkma çekme yöntemi de dahil olmak üzere, iplik için protein hazırlanması adımları tarif Doğal örümcek ipekleri kalitesi yaklaşmak malzeme özellikleri. Bizim methodology yakından ipek lifleri doğal eğirme süreci taklit etmek için tasarlanmıştır ve bu mimari ve Dahası küre ve koçanı-dokuma örümcekler. 20-22 gelen ipek üreten bezlerin fonksiyonu uzmanlığımız üzerine ağır çekiyor, biz gerekli ile sonuçlandırmak Araştırmacılar nihai gücü, nihai gerilme ve liflerin tokluk hesaplamak için izin gerilme-uzama eğrileri, çizmek için bir tensometre kullanarak sentetik malzeme özellikleri belirlemek için adımlar. Son olarak, ancak önemli değeri, iplik, biriktirme ve çizim aparatları oldukça karmaşık ve pahalı özel ekipman satın alma daha ticari parçalar kullanılarak ev inşa olabilir.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif / Ekipman </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> pBAD / TOPO ThioFusion İfade Kiti </td><td> Invitrogen </td><td> K370-01 </td><td></td></tr><tr><td> 10x Fastbreak Hücre Lizis Reaktif, </td><td> Promega </td><td> V857C </td><td></td></tr><tr><td> Ni-NTA Agaroz </td><td> Qiagen </td><td> 30210 </td><td> Tamponlar için talimatları içerir </td></tr><tr><td> ProteoSilver Gümüş Stain Kit </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> PROTSIL1-1KT </td><td></td></tr><tr><td> FreeZone Lyophilizer </td><td> Labconco </td><td> 7960041 </td><td> FreeZone 12Plus </td></tr><tr><td> Heksafloroizopropanol (HFIP) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 52512 </td><td></td></tr><tr><td> Şırınga </td&gt; <td> Hamilton </td><td> 7657-01 </td><td> 250 uL </td></tr><tr><td> Iğne </td><td> Hamilton </td><td> 7780-01 </td><td> 26s Ölçer, Blunt sonunda çıkarılabilir iğne </td></tr><tr><td> Şırınga Pompası </td><td> Harvard Apparatus </td><td> 702208 </td><td> 11Plus </td></tr><tr><td> Dijital Kaliper </td><td> Carrera </td><td> CP5906 </td><td> 0-150 mm aralığında </td></tr><tr><td> Paslanmaz çelik forseps </td><td> Dünya Hassas Aletler </td><td> 501764 </td><td> Mini Dumont # M5S </td></tr><tr><td> Motor </td><td> Doğa Mill </td><td> 7090529 </td><td> 12VDC, 2 rpm hız </td></tr><tr><td> Lineer Aktüatör </td><td> Warner Elektrik </td><td> 01-D024-0050-A06-LP-IP65 </td><td> 24VDC, 6 inç aralığında </td></tr><tr><td> Mikroskop Kesme </td><td> Leica Microsystems </td><td> Leica MZ16 </td><td></td></tr><tr><td> Dijital microscope kamera </td><td> Leica Microsystems </td><td> DFC320 </td><td> Yazılım: Leica Application Suite v2.8.1 </td></tr><tr><td> Vannas makas </td><td> Dünya Hassas Aletler </td><td> 500260 </td><td></td></tr><tr><td> Microtensometer </td><td> Aurora Bilimsel </td><td> 310C </td><td> 5N Çift Mod Sistemi </td></tr></tbody></table>

synthetic spider silk production on a laboratory scale

Toplumun ilerlemesi ve kaynakları kıt hale geldikçe, yeni teknolojiler geliştirmek için giderek önem kazanmaktadır yüksek performans özellikleri ile mühendis nesil biyomalzemeler söyledi. Bu yeni yapı malzemeleri geliştirme maliyet-etkin, hızlı olması ve işleme yöntemleri ve çevre dostu ve sürdürülebilir ürünler içermesi gerekmektedir. Örümcekler biyomimikri rakip iyi suni ve doğal malzemeler için yeni nesil mühendislik malzemelerinin zengin bir kaynak sunan, çeşitli mekanik özellikleri ile farklı elyaf türleri çok sayıda dönerler. Doğal örümcek ipeği büyük miktarlarda toplanması pratik olduğundan, sentetik ipek üretimi konuları sınırsız kaynağı erişimi olan bilim adamları sağlamak yeteneğine sahiptir. Eğirme süreci akıcı ve mükemmel olabilir, bu nedenle, yapay örümcek lifler vücut zırhı uzanan geniş bir uygulama yelpazesi, cerrahi dikiş için kullanılabilme potansiyeline sahiptirs, halat ve kablolar, lastikler, müzik aletleri için dizeleri ve havacılık ve uzay teknolojisi için kompozitler. Sentetik ipek üretim süreci ilerletmek için ve döndürmek için Spin kendi malzeme özelliklerini, düşük varyans gösterilecek fiberler elde etmek amacıyla, bakteriler, saflaştırma ve protein konsantrasyonu rekombinant örümcek ipek proteinlerinin ifadesini entegre bir ıslak eğirme-protokolü geliştirilen , fiber ekstrüzyon ve mekanik bir post-sıkma işlemi takip. Bu bir laboratuar ölçekte suni ipek lifleri spin ve analiz etmek için bir adım adım süreci ortaya çıkarmaktadır ilk görsel sunumudur. Ayrıca aynı iplik uyuşturucu bükülmüş lifler arasında değişkenlik giriş aza indirmek için ayrıntılı bilgi sağlar. Topluca, bu yöntemler, doğal örümcek ipek aşan yüksek kalitede elyaf yol açan, suni ipek, üretim işlemi itmek olacaktır.

Watch this Scientific Journal Video about Synthetic Spider Silk Production on a Laboratory Scale at JoVE.com

Synthetic Spider Silk Production on a Laboratory Scale

Örümcek ipek ve üstün mekanik özellikleri ve biyokimyasal rağmen, bu malzeme geleneksel yollarla, büyük miktarlarda hasat edilemez. Burada nesil Biyomalzeme olarak örümcek ipeği üretimi ve kullanımı eğitimi araştırmacılar için önemli bir süreç olan yapay örümcek ipeği lifleri, spin etkili bir strateji tanımlamak.

Bir Laboratuvar Ölçekli Sentetik Örümcek İpek Üretimi

As society progresses and resources become scarcer, it is becoming increasingly important to cultivate new technologies that engineer next generation ...

synthetic-spider-silk-production-on-a-laboratory-scale

Research

JoVE Journal

Bioengineering

26.5K Görüntüleme.  University of the Pacific. Örümcek ipek ve üstün mekanik özellikleri ve biyokimyasal rağmen, bu malzeme geleneksel yollarla, büyük miktarlarda hasat edilemez. Burada nesil Biyomalzeme olarak örümcek ipeği üretimi ve kullanımı eğitimi araştırmacılar için önemli bir süreç olan yapay örümcek ipeği lifleri, spin etkili bir strateji tanımlamak.