Dies ist eine kompakte Übersicht zu GHK-Cu — geschrieben für Leser, die mehr als einen Absatz, aber kein Lehrbuch wollen.
Geprüft am 2025-11-11. Was noch umstritten ist, wird als umstritten gekennzeichnet.
So besteht das rekombinante Spinnenseidenprotein eADF-4(C16) („engineered“ ADF-4) aus einer 16-fachen Wiederholung einer repetitiven Sequenz des ADF-4-Spidroins der Gartenkreuzspinne, der Konsensussequenz „Modul C“. Die Aminosäuresequenz rekombinanter Spinnenseiden kann zudem modifiziert werden, um Spinnenseiden mit maßgeschneiderten Eigenschaften für biomedizinische Zwecke zu produzieren.
Quellen: de.wikipedia.org
==== Eukaryotische Wirte ==== Mit Hilfe gentechnisch veränderter eukaryotischer Wirte können rekombinante Seidenproteine auf der Basis von Spinnen-cDNA hergestellt werden, die den Proteinen der natürlichen Spinnenseide ähneln. Die Nachteile bei der Nutzung von eukaryotischen Expressionssysteme sind unter anderem hohe Kosten und technische Probleme bei der Aufreinigung der Proteine sowie die Weiterverarbeitung. So gelang zwar die Synthese von künstlichen Spinnenseidenproteinen mit Hilfe von transgenen Ziegen, jedoch konnten aus den gewonnenen Proteinen zunächst keine Fasern hergestellt werden, die die mechanischen Eigenschaften der natürlichen Spinnenseide erreichten. Neben dem biotechnologischen Herstellungsprozess war es daher erforderlich, die Schritte des natürlichen Spinnprozess zu entschlüsseln, um ein industrielles Spinnverfahren für Spinnenseidenproteine zu entwickeln. Neben Ziegen wurden Insektenzellen von Spodoptera frugiperda, Säugetierzellen wie BHK- und COS-Zellen, transgene Tiere wie Mufflons, Mäuse und Seidenspinner, Hefen wie Pichia pastoris und Backhefe sowie Pflanzen wie Virginischer Tabak, die Reispflanze Oryza sativa und Acker-Schmalwand als Expressionssysteme verwendet. Sowohl die Verwendung transgener Säugetiere als auch die von genetisch manipulierten Pflanzen ist rechtlich und ethisch umstritten.
Quellen: de.wikipedia.org
Je nach Verfahren können die gewonnenen Proteine zu Fasern, Vliesstoffen, Gelen und anderen Produkten verarbeitet werden. Die Verarbeitung wird durch chemische, thermische oder mechanische Faktoren beeinflusst. Für die Herstellung von Fasern aus Spinnenseidenproteinen bieten sich das Nassspinnen und das biomimetische Spinnen an. Beim Nassspinnverfahren werden die Proteine zunächst gelöst und dann in ein Koagulationsbad aus beispielsweise Aceton extrudiert. Die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Spinnenseidenfasern lassen sich bei dieser Methode kaum vorhersagen, es besteht jedoch eine Korrelation zwischen abnehmendem Durchmesser der Faser und zunehmendem molaren Masse des Proteins. Beim biomimetischen Spinnen wird versucht, Faktoren wie den pH-Wert, den Ionenaustausch, die Wasserkonzentration sowie Dehn- und Scherkräfte während der Faserproduktion zu kontrollieren. Die Geräte für das biomimetische Spinnen sollen die Vorgänge in den Seidendrüsen nachahmen und die chemischen und mechanischen Parameter steuern, die für die Herstellung von Spinnenseidenfasern relevant sind. Zur Herstellung von Vliesstoffen aus Spinnenseidenproteinen eignet sich das Elektrospinnen. Bei diesem Verfahren werden elektrisch geladene Fäden mit Hilfe eines elektrischen Felds aus einer Polymerlösung gezogen. Dabei verdampft das Lösungsmittel, beispielsweise Ameisensäure, Hexafluorisopropanol oder Hexafluoraceton, bevor es die Gegenelektrode erreicht. Bei diesem Verfahren werden keine Koagulationschemikalien benötigt, um aus einer Lösung feste Fasern zu erzeugen.
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Der Faserdurchmesser kann durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst werden, wie die Konzentration der Polymerlösung oder der Abstand zur Gegenelektrode. Zudem beeinflussen die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit die Faserbildung. Hydrogele sind Gele aus Netzwerkkomponenten, in denen Wasser immobilisiert ist. Mit Spinnenseidenproteinen erfolgt die Bildung von Hydrogelen in genügend konzentrierten wässrigen Lösungen spontan durch β-Faltblattbildung. Diese bilden ein Netzwerk, die das solvatisierende Wasser gelieren. Die Bildung von Hydrogelen wird unter anderem durch den pH-Wert und die Temperatur beeinflusst. Bei pH-Werten um den isoelektrischen Punkt wird die Gelbildung durch hydrophobe Wechselwirkungen beschleunigt. Bei höheren Temperaturen sind die hydrophoben Bereiche der Spinnenseidenproteine weniger gut solvatisiert, was ebenfalls die Aggregation begünstigt. Die Spinnenseidenhydrogele eignen sich für die Aufnahme von Wirkstoffmolekülen für Anwendungen, bei denen eine konstante Freisetzung aus biologisch abbaubaren Trägern erwünscht ist.
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