ساختمان و کاربرد تار عنکبوت -- نرگس نریمانی

نحوه ی تولید تار :
عنکبوت از آب به عنوان حلال پروتئین ابریشم خود استفاده می کند .در عنکبوت مجاری تار ریسی وجود دارند . در بخش ابتدای هر مجرا ، غده های ترشحی وجود دارند که پروتئین سازنده ی تار را ترشح می کنند . در این  قسمت ملکول های پروتئین در حلال آب غوطه ورند و حالت بلور مایع دارند . در بخش دوم مجرا ، پمپ های پروتون ، فعالانه یون های H+ را به درون مجرا ترشح و آن جارا اسیدی می کنند در این محیط ، از خاصیت آب دوستی بلور مایع کاسته می شود . در نتیجه ، ملکول های آب از ابریشم تار جدا و به کمک پمپ Na+/K+ATPase از مجرا برداشته می شوند . مجرای تارریسی در انتهای خود باریک تر می شود . در نتیجه ی نیرویی که از عقب و دیواره ی مجرا به بلور مایع وارد می شود ، این بلور شکل رشته مانندی به خود می گیرد و با برداشت ملکول های آب حالت جامد تری پیدا می کنند .  بخش بعدی مجرا نقش مرکز کنترل کیفیت را دارد و در صورتی که پیوستگی تار مشکل داشته باشد ، آن را بر طرف می کند . بخش انتهایی مجرا ، محل خروج تار ریسیده شده است .چون در این بخش ، تار حالت جامد تری به خود می گیرد ، غده های ویژه ای مواد لغزنده کننده ای را به سطح داخلی مجراترشح می کنند تا خروج تار تسهیل شود .
کاربرد های تار عنکبوت :
تار عنکبوت از فولاد محکم تر است . با وجود این ، در مقایسه با فولاد بسیار سبک و انعطاف پذیر است . از این رو برخی آن را فولاد زنده  نامیده اند . این فولاد آن قدر محکم است که می توان از آن توری ساخت .و با آن یک بوئینگ 747 را متوقف کرد و در عین حال ، آن قدر سبک و انعطاف پذیر است که می توان از آن لباس تهیه کرد . بنابر این، کاربرد های آن در پزشکی و صنعت زیاد است .
 
کاربرد در پزشکی :
به دلیل محکمی و در عین حال انعطاف پذیری ، می توان از آن برای تهیه ی نخ جراحی ، زردپی و رباط مصنوعی و دستکش های جراحی بهره برد . تار عنکبوت نقش ضد عفونی کننده و پانسمانی نیز دارد . زیرا عنکبوت برای حفاظت تار پروتئینی خود در برابر باکتری و قارچ ها ، تارش را به مواد  ضد باکتری و ضد قارچ آغشته می کند . از این رو می توان از آن برای پانسمان زخم استفاده کرد .
 
 
کاربرد در صنعت :
1. تولید طناب های بسیار محکم برای کوهنوردی ، چتر نجات و ....
2. تولید تور های ماهیگیری محکم                                  
3. تولید لباس غواصی مقاوم در برابر کوسه ها
4. تولید لباس ضد گلوله
آیا می توان همانند پرورش کرم ابریشم به پرورش و رام کردن عنکبوت ها نیز اقدام نمود؟
به علت نرم بودن تارهای عنکبوت به مثل ابریشم و سختی این تارها به مانند فولاد، اگر راهکاری مناسب جهت پرورش و رام کردن عنکبوت ها ارائه شود، آنگاه می توان از وجود عنکبوت ها درجهت رشد و توسعه اقتصادی، استفاده وافر نمود. محققین شیوه ای غیر از پرورش عنکبوت جهت تهیه تار عنکبوت پیدا کرده اند. به علت ناسازگاری عنکبوت ها با یکدیگر، که همدیگر را می بلعند، از طریق پروش و تکثیر عنکبوت ها به موفقیت هایی نایل نگردیده اند. تار عنکبوت ماده ای است که از لحاظ مهندسی مواد به مراتب بهتر از ابریشم های معمولی است، اما استفاده تجاری از آن تا کنون یک مشکل بوده است.
تارعنکبوت همانند DNA، بال پرندگان ومروارید درون صدف ، یکی از عجایب خلقت است. وزنهزاران متر از ابریشم بافته شده از تار عنکبوت، به بیش از یک گرم نمی رسد و عجایب آن به همین جا خاتمه نمی یابد. نوعی از انواع تار عنکبوت نیز وجود دارد که عنکبوت ها ازآن برای شکار حشرات بالدار استفاده می کنند. این نوع تار حتی اگر تا دوبرابر طول اولیه اش کشیده شود، دوباره به حالت اولیه اش باز می گردد.
بیش از یک قرن، محققان رویای استفاده از ویژگی های تار عنکبوت را در سر می پروراندند. اما مشکل این است که عنکبوت ها مانند کرمهای ابریشم نیستند. عنکبوت ها بیش از کرم های ابریشم پرخاشگر و قلمروطلب هستند که اهلی شوند.
با توجه به دست آوردهای به دست آمده از تحقیقات زیست شناسی مولکولی توسط یک تیم در دانشگاه ویومینگ مرکز نکزیا، هم اکنون درحال راه اندازی فرایندی برای تولید تار عنکبوت است. طی دهه گذشته،زندی لوییس و همکارانش به دنبال آن بودند که ژنهائی را که برای پروتئین های کلیدی رمز داشتند برای تولید چهار نوع تار عنکبوت، دنبال هم چیده و بافت زا کنند. از زمانی که این ژنها تعیین و دوباره سازی شدند، گروه ویومینگ آنها را به داخل باکتری وارد کردند تا پروتئین های مطلوب ساخته شوند. متاسفانه مقدار محصول آن قدر کم بود که از لحاظ اقتصادی فایده ای نداشت.
اما مرکز نکزیا موفق به ساخت پروتئین های تار عنکبوت شده است. نکزیا این کاررا با استفاده از بزهایی انجام داده است که تحت مهندسی ژنتیک بوده و پروتئین ها را در شیرشان ترشح می کنند. پروتئین ها به محض جمع آوری در شیره غلیظی از درخت افرا ریخته می شوند، سپس روزنه ها ی باریک آنها پر می شود تا زنجیره های پروتئین به صورت رشته هایی قوی مانند زیپ در آیند.
 
 
 
از این تار به چه منظور می توان استفاده کرد؟
نکزیا تمایل دارد استفاده از این تارها را در کاربردهای معدود و با ارزش در پزشکی متمرکز کند. می توان از تارهای مرغوب عنکبوت به عنوان نخ بخیه در جراحی های چشم، عروق یا اعصاب استفاده کرد. به نظر می رسد تار عنکبوت برای این کار ایده آل باشد چرا که انعطاف پذیری و مقاومت نایلون را دارد. همچنین می توان از تار عنکبوت به عنوان زردپی یا رباط های حسی استفاده کرد.
استفاده های غیر پزشکی تارهای عنکبوت
از کاربرد های غیر پزشکی این تارها می توان به زره محافظ بدن اشاره کرد که تارها برای این منظور بسیار سبک تر و قابل انعطاف تر هستند. همچنین تارعنکبوت برای استفاده به عنوان طناب چترنجات نیز مناسب است و یا به عنوان کابل های سرعت گیری که در کاهش سرعت جت های جنگی هنگام فرود آمدن روی باند هواپیما استفاده شوند.
مرکز نکزیا انتظار دارد تا چند سال آینده محصولات تجاری ای وارد بازار شوند که از تار عنکبوت ساخته شده باشند.
کشف راز استحکام تار عنکبوت
سلامت نیوز-مهندسان در ماساچوست مشغول بررسی نحوه تولید تارهایی مشابه تارهای عنکبوت هستند.
محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) اعلام کردند که به روشی برای تولید رشته‌های محکم و کشسانی شبیه به تار عنکبوت دست پیدا کرده‌اند.
به گفته این محققان، این رشته‌ها موسوم به نانو کامپوزیت‌های پلیمریک در تولید ابزار زیست پزشکی، برای محکم کردن بسته‌بندیها و یا تولید رشته‌های مقاوم در برابر پارگی قابل استفاده هستند.
پروفسور کارت مک کینلی در این باره اظهار داشت: دانشمندان به راز تار عنکبوت پی برده و دریافته‌اند که راز استحکام این تارها در ترتیب استحکام نانو کریستال‌های تار در حین تولید شدن است.
وی خاطرنشان کرد: اگر شما به دقت به ساختار تار عنکبوت نگاه کنید درمی‌یابید که مملو از شمار زیادی از کریستال‌های بسیار کوچک است، این ساختار بسیار مستحکم است.