Sutra laba-laba adalah salah satu biomaterial berserat luar biasa yang hampir seluruhnya terdiri dari protein besar. Serat sutra ini memiliki kekuatan tarik yang sebanding dengan baja dan beberapa sutra hampir sama elastisnya dengan karet berdasarkan beratnya.
Dengan menggabungkan kedua sifat ini, sutra laba-laba menunjukkan ketangguhan dua hingga tiga kali lipat dari serat sintetis seperti Nilon atau Kevlar.
Sutra laba-laba telah menarik minat banyak ilmuwan menemukan kemampuan laba-laba dalam memintal sutra yang sangat kuat, sebagian besar karena ketangguhan dan keuletannya, namun juga karena sutra laba-laba tampaknya tidak menyebabkan peradangan dan reaksi alergi.
Oleh karena itu sutra laba-laba banyak digunakan untuk berburu dan memancing serta untuk perban dan dapat digunakan untuk membuat bahan ringan dan produk yang fleksibel seperti Jaket antipeluru.
Baca Juga: Starlink Milik Elon Musk Masuk Indonesia, Satelit Satria-1 Terancam
Peneliti postdoctoral dan ahli biofisika dari Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler di University of Southern Denmark (SDU) Irina Lashina, ikut berpartisipasi dalam perlombaan untuk mengungkap resep supersilk.
Dia telah terpesona dengan sutra laba-laba sejak dia menjadi mahasiswa master di SDU, dan saat ini sedang meneliti topik tersebut di Massachusetts Institute of Technology di Boston dengan dukungan dari Velome Foundation.
Sebagai bagian dari penelitiannya, ia berkolaborasi dengan asisten profesor SDU dan ahli biofisika Jonathan Brewer, seorang ahli dalam menggunakan berbagai jenis mikroskop untuk melihat struktur biologis.
Bersama-sama mereka mempelajari bagian dalam sutra laba-laba menggunakan mikroskop optik tanpa memotong atau membuka sutera dengan cara apa pun. Karya ini sekarang telah diterbitkan di jurnal Laporan ilmiah Dan Pemindaian selesai.
“Kami menggunakan beberapa teknik mikroskop canggih, dan kami juga mengembangkan mikroskop optik jenis baru yang memungkinkan kami melihat sepotong serat dan melihat apa yang ada di dalamnya,” jelas Jonathan Brewer.
Baca Juga: Dengan Teknologi MOXIE, NASA Berhasil Ciptakan Oksigen di Planet Mars
Hingga saat ini, sutra laba-laba telah dianalisis menggunakan teknik berbeda, yang semuanya memberikan wawasan baru. Namun, ada juga kelemahan dari teknik ini, seperti yang ditunjukkan oleh Jonathan Brewer, karena teknik ini sering kali memerlukan pemotongan benang sutra (juga dikenal sebagai serat) hingga terbuka untuk mendapatkan potongan melintang untuk mikroskop atau pembekuan sampel, yang dapat mengubah strukturnya. serat sutra.
“Kami ingin mempelajari serat murni yang tidak diolah dan belum dipotong, dibekukan, atau diproses dengan cara apa pun,” kata Irina Iashina.
Untuk tujuan ini, duo peneliti ini menggunakan teknik yang kurang invasif seperti Hamburan Raman Anti-Stokes yang Koheren, mikroskop confocal, mikroskop confocal reflektansi fluoresensi resolusi super, mikroskop pemindaian ion helium, dan semprotan ion helium.
Berbagai penelitian mengungkapkan bahwa serat sutra laba-laba setidaknya terdiri dari dua lapisan lipid terluar, yaitu lipid. Di belakangnya, di dalam fibril, terdapat banyak yang disebut fibril yang tersusun lurus dan tersusun rapat berdampingan.
Baca Juga: PT Vale Indonesia Garap 3 Proyek Smelter Senilai Rp 138 Triliun
Diameter fibril berkisar antara 100 dan 150, kurang dari batas yang dapat diukur dengan mikroskop optik biasa.
“Ini tidak dipelintir, seperti yang mungkin dibayangkan, jadi sekarang kita tahu bahwa tidak perlu memelintirnya saat mencoba membuat sutra laba-laba buatan,” kata Irina Iashina.
Iachina dan Brewer bekerja dengan serat sutra laba-laba jaring bola emas, Nephila madagascariensis, yang menghasilkan dua jenis sutra berbeda: satu, disebut MAS (serat sutra ampullary utama), digunakan untuk membuat jaring laba-laba, dan juga merupakan sutra yang digunakan laba-laba untuk menempel. Irina Iashina menyebutnya sebagai sumber kehidupan laba-laba. Ini sangat kuat dan diameternya sekitar 10 mikrometer.
Yang lainnya, disebut MiS (serat sutera mikro ampullary), berfungsi sebagai alat bantu pembangunan. Ini lebih fleksibel dan biasanya memiliki diameter 5 mikrometer.
Baca Juga: Kenaikan Harga Gas Industri 1 Oktober Ditolak Menteri ESDM
Menurut analisis biner, sutra MAS mengandung fibril dengan diameter sekitar 145 nm. Sedangkan untuk MiS, sekitar 116 nm. Setiap serat terdiri dari protein, dan beberapa protein berbeda terlibat. Protein ini diproduksi oleh laba-laba saat membuat serat sutranya.
Memahami bagaimana serat kuat tersebut tercipta adalah hal yang penting, namun memproduksi serat juga merupakan suatu tantangan. Oleh karena itu, para peneliti di bidang ini seringkali mengandalkan laba-laba untuk menghasilkan sutranya.
Sebaliknya, mereka dapat menggunakan metode komputasi, yang saat ini sedang dikerjakan oleh Irina Iashina Institut Teknologi Massachusetts: “Saat ini, saya sedang menjalankan simulasi komputer tentang bagaimana protein berubah menjadi sutra. Tujuannya tentu saja untuk mempelajari cara memproduksi sutra laba-laba buatan, namun saya juga tertarik untuk berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang dunia di sekitar kita. .”
Saat ini, lebih dari 34.000 spesies laba-laba diketahui dan sekitar 50% di antaranya menggunakan jaring untuk menangkap mangsa. Selain itu, lebih dari 130 bentuk jaring laba-laba yang berbeda telah diketahui. Di antara jaring yang paling banyak dipelajari adalah apa yang disebut jaring bola yang terdiri dari beberapa jenis sutra berbeda.
Bingkai dan jari-jari jaring bola terbuat dari sutra yang kuat dan agak kaku. Protein yang mendasarinya (biasanya dua jenis berbeda) diproduksi di kelenjar ampulat utama dan oleh karena itu serat sutra yang terbuat dari protein ini diberi nama sutra MA.
Baca Juga: Perusahaan Raksasa Akan Bangun Pabrik Petrokimia di Indonesia
Sutera khusus ini selanjutnya digunakan oleh laba-laba sebagai tali penyelamat (atau benang tali) yang harus siap digunakan untuk menghindari pemangsa—oleh karena itu selalu diseret, sehingga dijuluki “sutra dragline”.
Spiral penangkap jaring bola hanya terdiri dari serat satu jenis protein yang diproduksi di kelenjar flagelliform (Bendera) laba-laba. Sutra bendera sangat elastis (hingga 300%) dan menghilangkan energi tumbukan mangsa dengan sempurna. Misalnya, seekor lebah madu dengan berat badan 120 mg dan kecepatan terbang maksimum sekitar 3,1 m/s menabrak jaring laba-laba dengan energi kinetik kira-kira. 0,55mJ.
Sutra bendera dengan diameter hanya 1–5 µm mampu menahan dampak yang sangat besar (dalam skala ini). Ketahanan yang luar biasa dari benang-benang ini sangat penting untuk menangkap dan menahan mangsa yang terkadang bahkan lebih besar dari laba-laba itu sendiri.
Selain sutra MA dan Bendera, laba-laba penenun bola menggunakan dua sutra tambahan untuk membuat jaring. Serat sutra yang terbuat dari protein yang diproduksi di kelenjar ampulat minor digunakan untuk membangun spiral tambahan. Spiral sementara ini menstabilkan badan jaring dan menyediakan templat untuk spiral penangkapan.
Sambungan antara sutera Bendera dan sutra MA (sambungan sambungan perancah jaring) dan penempelan rangka jaring ke substratum (pohon, tumbuhan bawah, batu…) terbuat dari semen sutera canggih yang terdiri dari protein yang diproduksi di kelenjar piriform.
Yang penting, sutra bendera tidak lengket. Untuk menahan mangsa di jaring, lem tambahan dioleskan di sekitar benang penangkap. Secara evolusi, perekat pertama adalah serat sutra khusus yang diretas dengan alat mirip sisir, cribella, pada kaki belakang laba-laba untuk mencapai luas permukaan maksimum.
Sifat perekat sutra cribellate terutama didasarkan pada sejumlah besar gaya van-der-Waals yang disediakan oleh luas permukaan yang sangat besar mirip dengan prinsip adhesi kaki tokek, di mana luas permukaan yang sangat besar disediakan oleh rambut nano di jari kaki. Meskipun merupakan perekat yang sangat baik, pemotongan sutra menghabiskan banyak waktu dan energi.
Oleh karena itu, jenis laba-laba lain, laba-laba ecribellate, mengembangkan strategi perekatan yang berbeda. Benang sutra tertentu ditutupi dengan lapisan berair lengket yang mengandung molekul organik, garam, asam lemak, dan glikoprotein kecil yang diproduksi di kelenjar agregat laba-laba.
Baru-baru ini, diusulkan bahwa lem basah juga mengandung peptida kecil yang dianggap berfungsi sebagai khelator logam.
Kehadiran ion logam mungkin berkontribusi terhadap penghambatan pertumbuhan mikroba pada benang sutra yang sangat penting untuk melindungi jaring atau mencegah kerusakan pada telur yang sedang berkembang.
Lem basah lebih hemat energi dan waktu (dibandingkan dengan sistem cribellate) dan oleh karena itu digunakan oleh sebagian besar laba-laba masa kini.
