Spinnen mit Nanofasern (SpiNa) - Australien

• Antragstellerin: Dr. Anna-Christin Joel
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 349374213

Die außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften der Spinnenseide machen diese seit langem zu einem interessanten Forschungsobjekt. Jedoch wird durch die Fokussierung auf das Material "Seide" häufig übersehen, dass Spinnen diese Seide zu komplexen Fäden und Geweben weiterverarbeiten können. Besonders auffallend ist dabei der Fertigungsprozess von cribellaten Spinnen, die bei der Produktion ihres Fangfadens bis zu 40.000 Fasern aus drei verschiedenen Seidenarten zu einem einzigen Faden verknüpfen. Die Mehrzahl der verarbeiteten Fasern sind Nanofasern mit ungefähr 20 nm Durchmesser. Um diese zu einem Faden zu verarbeiten, muss die Spinne die Nanofasern transportieren, gezielt anordnen und verknüpfen können. Diese Fähigkeit ist nicht nur im Tierreich einzigartig, sondern findet auch kein Äquivalent in technischen Prozessen.Um zu verstehen, wie die einzelnen Fasern durch die Spinnwarzenbewegung und die Beinbewegung zu einem Faden zusammengefügt werden, wurde ein Modell des Spinnprozess für die Federfußspinne Uloborus plumipes (Uloboridae) entwickelt. Erste Untersuchungen an den nahverwandten Deinopiden deuten darauf hin, dass diese Art auf ähnliche Weise ihren Faden produziert und somit das Modell auf andere Arten übertragbar zu sein scheint. Es gibt allerdings ungefähr 300 verschiedene cribellate Spinnen, die sehr unterschiedlich strukturierte Fäden produzieren können. Mit dem aktuellen Modell können diese strukturellen Variationen zwischen cribellaten Fäden nicht erklärt werden. Um ein allgemeingültiges Modell des cribellaten Spinnprozess etablieren zu können, muss das aktuelle Modell ergänzt und anschließend validiert werden.Die Entwicklung eines solchen allgemeingültigen Modells ist das Ziel des Projekts "Spider's Nanofibres (SpiNa) - Australia". Dafür wird der Spinnprozess von morphologisch stark von U. plumipes abweichenden cribellaten Spinnen charakterisiert. Die neu gewonnenen Erkenntnisse werden genutzt, um das aktuelle Modell des Spinnprozess zu modifizieren und zu validieren. Ein entsprechend modifiziertes Modell wird nicht nur das erste allgemeingültige Modell sein, welches einen natürlich vorkommenden Fertigungsprozess von einzelnen Fasern zu einem Faden beschreibt, sondern kann weiterhin neue bionische Lösungsansätze für die Probleme bieten, die bisher die Einsatzmöglichkeiten Nanofasern in der Industrie beschränken.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeberin: Professorin Marie Herberstein, Ph.D.