Bilim kurgu filmlerinde Örümcek Adam'ın bir treni sadece ağlarıyla durdurduğunu izleriz. Bu sahne abartılı görünse de, fiziksel gerçeklere dayanır. Örümcek ipeği (özellikle "Dragline" adı verilen taşıyıcı ipek), doğadaki en yüksek tokluğa sahip malzemedir. Yani kopmadan önce muazzam miktarda enerji emebilir.
Yıllarca süren başarısız denemelerin ardından, bilim insanları nihayet biyomühendislik sayesinde bu mucizevi malzemeyi sentetik olarak üretmeyi başardı. İşte tekstilden savunma sanayine kadar her şeyi değiştirecek o teknoloji.
İpekböceklerinden binlerce yıldır ipek elde ediyoruz. Peki neden örümcek çiftlikleri kurup ipeklerini sağmıyoruz? Cevap basit: Örümcekler son derece bölgeseldir ve yamyamdır. Onları bir araya koyduğunuzda birbirlerini yerler. Bu da endüstriyel ölçekte doğal örümcek ipeği üretimini imkansız kılar. Çözüm ise "Biyomimikri" (doğayı taklit etme) ve genetik mühendisliğidir.
Sentetik örümcek ağı üretimi, bir tekstil işinden çok bira yapımına benzer. Süreç şöyledir:
Genetik Kodlama: Bilim insanları, örümceğin ipek üretiminden sorumlu genlerini kopyalar.
Konakçı Organizma: Bu genler, hızlı çoğalan bakterilere (E. coli), mayalara veya hatta keçilere aktarılır.
Fermantasyon: Genetiği değiştirilmiş bu mikroorganizmalar, büyük çelik tanklarda (biyoreaktörlerde) şekerle beslenir.
Hasat: Mikroorganizmalar, yan ürün olarak "örümcek ipeği proteini" üretir. Bu protein saflaştırılır ve toz haline getirilir.
Eğirme: Protein tozu çözeltiye dönüştürülür ve tıpkı örümceğin karnındaki gibi ince deliklerden püskürtülerek katı elyaflara dönüştürülür.
Bu malzemenin mühendisleri heyecanlandırmasının sebebi, iki zıt özelliği aynı anda barındırmasıdır: Mukavemet ve Esneklik.
Çelikten Güçlü: Aynı ağırlıktaki çelik telden 5 kat daha yüksek çekme dayanımına sahiptir.
Kevlar'dan Esnek: Kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan Kevlar serttir; örümcek ağı ise %30-%40 oranında uzayabilir ve kopmaz.
Hafiflik: Karbon fiberden daha hafiftir.
Biyobozunurluk: Petrol türevli plastiklerin aksine, doğada tamamen çözünebilir.
Mevcut kurşun geçirmez yelekler ağır ve hantaldır. Sentetik örümcek ağı kullanılarak üretilen yelekler, bir tişört kadar hafif ve esnek olurken, merminin kinetik enerjisini sönümleyerek durdurabilir.
North Face ve Adidas gibi markalar, sentetik örümcek ağından (örneğin "Qmonos" veya "Brewed Protein") yapılan ilk parka ve ayakkabı prototiplerini tanıttı. Bu malzemeler, petro-kimyasal naylon ve polyesterin yerini alarak tekstil sektörünün karbon ayak izini silebilir.
Örümcek ipeği biyouyumludur, yani insan vücudu onu reddetmez.
Cerrahi İplikler: Çok ince ve sağlam dikişler için.
Yapay Tendon ve Bağlar: Kopan diz bağlarının yerine esnek yapay dokular üretmek için.
Araçların kapı panellerinde veya tamponlarında kullanılarak hem ağırlığı azaltır (yakıt tasarrufu) hem de kaza anında darbe emiciliği artırır.
Şu anki en büyük engel, üretim maliyetidir. Bakterilerle ipek üretmek, pamuk tarlasından hasat yapmaktan hala daha pahalıdır. Ancak üretim ölçeği büyüdükçe maliyetler düşmektedir. Yakın gelecekte, petrol bazlı sentetiklerin yerini, doğanın tasarımı olan bu protein bazlı süper liflerin alması kaçınılmazdır.
Sentetik örümcek ağı, insanın doğaya hükmetmek yerine ondan öğrendiğinde neler başarabileceğinin en büyük kanıtıdır. 380 milyon yıllık bir AR-GE sürecinin ürünü olan bu malzeme, beton ve çelik çağını kapatıp, "biyomalzeme çağı"nı başlatabilir.
