Kleber, Fliegen, Kleber, University of Utah Nachrichten

Die neue Studie, finanziert von der National Science Foundation. in Biomacromolecules ist für die Veröffentlichung in dieser Woche festgelegt. eine Zeitschrift der American Chemical Society.

Es gibt Tausende von Köcherfliegenart weltweit in einer Größenordnung von Insekten mit dem Namen Trichoptera, der Lepidoptera verwendet sind. die Ordnung, die Motten und Schmetterlinge, die trockene Seide enthält spinnen. Da Köcherfliegen von Forellen gegessen werden, Fliegenfischer Köcherfliegenköder verwenden. Einige Arten verbringen ihre Larvenstadien unter Wasser entwickeln und bauen einen Zoll langen, röhrenförmigen Gehäuse oder Schutz um sich mit klebriger Seide und Körner von Felsen oder Sand. Andere Arten verwenden Seide, kleine Stöcke und Stücke von Blättern.

Jede Larve einen Kopf und vier Beine, die aus dem Rohr herausragen. Die Larven Fall ist oft konisch, weil es wird breiter als die Larve wächst. Eine Larve verpuppt Köcherfliege schließlich Abdichtung des Rohr, wie es in einem Erwachsenen entwickelt fliegen und dann Luken.

„Die Köcherfliegen erfolgreiche Eindringen in verschiedene aquatische Lebensräume sind im Wesentlichen auf die erfindungsgemässe Verwendung durch ihre Larve unter Wasser Seide aufwendige Strukturen für den Schutz und das Sammeln von Nahrung zu bauen“, die neue Studie sagt.

Köcherfliegen fallen in Untergruppen. Brachycentrus Echo. die Art Stewart studierte, ist eine der Buchdecken, die ihren Fall bauen und sie dann mit ihnen ziehen entlang unter Wasser, wie sie für die Nahrungssuche. Einige Köcherfliege Larve sind retreatmakers, die ein stationäres domförmigen Schlupf an einen Felsen verleimt bauen, mit einem Seiden net vorbei Nahrung zu fangen.

Von Sea Kleber zu Sticky Fly Silk

Stewart studiert natürliche Klebstoffe, Kleber einschließlich in intertidal Ozeanwasser durch die Sandburg Wurm erzeugt. Es hat das Potenzial, als Klebstoff für kleine gebrochene Knochen zu reparieren.

„Wir haben uns in einem Fall durch ein Mikroskop und sah diese Seide Streben zwischen den Felsen und realisiert dies wirklich interessant“, sagt er. „So kam ich nach Hause und zog meine Fliegenfischen Stiefel und begann Gebirgsbach wandert für Köcherfliegenlarven suchen.“

Stewart und Koautor der Studie Ching Shuen Wang - die in Stewart Labor arbeitet - studierten die Köcherfliegenart B. aus dem unteren Provo Fluss etwa eine Stunde südlich von Salt Lake City Echo. Bioengineering Bachelor-Student Nick Ashton versammelt, um die Fliegenlarven und herausgefunden, wie sie im Labor am Leben zu halten.

„Es gibt nur eine faszinierende Vielfalt dieser Insekten. Ihr Klebstoff ist in der Lage, unter Wasser zu einer Vielzahl von Oberflächen zu verkleben: weich und hart, organischen und anorganischen. Wenn wir diesen Klebstoff kopieren könnten, wäre es auf einer Vielzahl von Gewebetypen nützlich sein.“

Caddisfly Larven Extrude Klebstoff Seidenband aus einem Organ als Spinndüse bekannt. Die Produkte der zwei Seidendrüsen konvergieren gibt, so dass der extrudierte Klebstoff sieht aus wie ein Doppelband mit einer Naht der lange Weg. Die Larven weben diese klebrige Masche hin und her um Sandkörner, Stöcke oder Blattstücke die Rohre zu schaffen, die sie besetzen.

Stewart und Kollegen wuchsen Köcherfliegenlarven in Aquarien, aber mit Glasperlen anstelle der Sand- und Gesteinskörner in Strömen gefunden. Die Larven erweiterten ihre Gesteine ​​Fälle die Perlen verwendet, die zusammen durch nassen Seidenbänder von innen aufgeklebt wurde.

Die Forscher brachen einige Perlen aus sauberen Proben von Seide zu erhalten. Sie analysierten die Seide mit verschiedenen Methoden, einschließlich der Rasterelektronenmikroskopie, die zeigten, wie Seidenfasern, die Glasperlen von der Innenseite des Shelters Fall zusammengenäht.

„Es ist wie mit Klebeband auf der Innenseite eines Kastens es zusammen zu halten“, sagt Stewart. „Es ist wirklich wie ein Band mehr als alles andere -. Ein Band, das unter Wasser funktioniert“

Stewart hat nicht die Stärke der Köcherfliege Seide studiert, aber plant, dies zu tun.

„Einzelne Themen sind nicht sehr stark, aber es legt Dutzende von ihnen. Wenn wir dieses Material kopieren und Band machen aus ihm heraus, würde die Haftfestigkeit dramatisch steigen.“

Die Chemie und Struktur der Wet Silk von Köcherfliegen

Stewart Studie umfasste detaillierte Analyse der Chemie und Struktur der Köcherfliege Seide, die zeigt, wie es ist ähnlich, was Seidenspinner produziert für den Einsatz in Textilien und sogar zu Spinnennetz Seide, aber mit Anpassungen, die es unter Wasser arbeiten.

Stewart sagt, sein Ziel kann die Haftseidenfaser „für die Zwecke, zu versuchen, es zu kopieren“, so eine synthetische Version verwendet als chirurgischer Klebstoff werden zu charakterisieren ist.

Er fand die Köcherfliege Seide eine Faser großer Proteine ​​namens Fibroin (fye-bro-in) mit einer Aminosäure Serin genannt bildet ein Fünftel der Aminosäuren in Fibroin hergestellt ist.

Der Hauptunterschied zwischen trockenen Seide aus Schmetterlingen und nasser Seide aus Köcherfliegen ist, dass die Serine in der Seide von Köcherfliegen ist „phosphoryliert“, was bedeutet, Phosphate wird den Serine als das Fibroin Seidenprotein synthetisiert wird.

„Phosphaten sind bekannte Haftvermittler in der dentalen Vorrichtungen wie Kronen oder Füllungen verwendet“, sagt Stewart. „Sie sind auch in Latexfarben auf Wasserbasis sind, und die Phosphate erhöhen die Haftung dieser Lacke. Die Lackindustrie entdeckt vor kurzem diese. Köcherfliegen wurden mindestens 150.000.000 Jahre tun dies für.“

Die Phosphate an die Serine angebracht sind negativ geladen. Andere Aminosäuren im Protein positiv geladen ist. Stewart gefunden, dass ein Schlüsselfaktor ist, Seide unter Wasser zu machen. Ketten von Proteinen - jeweils mit Bereichen der positiven und negativen Ladungen im Wechsel - line up parallel zu positiven und negativen Ladungen einander anziehen.

„Diese Ketten Stellen Seite-an-Seite ausgerichtet, aber versetzt, so die Vor-und Nachteile aufgereiht sind, die dann Seidenfasern mit sehr vielen diesen Proteinketten in einer Faser bilden“, so Stewart. „Sie wäre nicht in der Lage Hemden draus zu machen, aber Sie könnten in der Lage nassen Pflaster zu machen.“

Stewart machte einen unerwarteten Befund, wie nass Seide gemacht werden. „Diese Fibroin Proteine, die die Seiden bilden, sind wasserlösliche, weil die elektrischen Ladungen. Ironischer - und das ist unsere Hypothese für jetzt - die Assoziierung der Plus- oder Minus-Ladungen macht sie wasserunlöslich. Dies ist, wie Sie eine Seidenfaser unter Wasser zu machen.“

Der Vergleich mit Aminosäuren aus drei anderen Arten gefunden Köcherfliegen große Ähnlichkeiten, was darauf hindeutet, andere Köcherfliegen auch Phosphorylierung Seide Unterwasser-Spin verwenden.

Stewart sagt Köcherfliege Seide und Sandburg Wurm Klebstoff ist ähnlich: ihre Proteine ​​stark phosphoryliert werden und haben eine große Anzahl von positiv geladenen Aminosäuren.

Er sagt, die Fähigkeit, Klebstoffe zu machen unter Wasser ist jetzt in vier Stämme identifiziert worden - große Kategorien von lebenden Organismen - die Köcherfliegen, Sandburg Würmer, Muscheln und Seegurken sind.

„Sie kamen zu dieser Unterwasser Haftung Lösung völlig unabhängig“, was zeigt, dass es immer wieder wegen seines Wertes helfen die Kreaturen entwickelt leben und gedeihen, sagt Stewart.

Pressebilder

Diese Köcherfliegenlarve - bekannt als Rockrolle nach Utah und Wyoming Fischer fliegen - lebt unter Wasser und dreht sie natürlich klebrige Seide ein Unterwasser-Mobilheim oder Gehäuse aus Sand- und Gesteinskörner (rechte Hälfte des Bildes) zu bauen. Aber wenn in einem Labor Aquarium mit Glasperlen platziert, verwendet die Larve diese Perlen seinen Fall weiter auszubauen (Mitte). University of Utah bioengineer Russell Stewart hat die Köcherfliege # 's Nassklebe Seide aus und hofft, eine Version für die Verwendung als Klebeband während der Operation zu synthetisieren.
Fred Hayes für die University of Utah.
Klicke hier zum herunterladen.

Diese Köcherfliegenlarve - bekannt als Rockrolle nach Utah und Wyoming Fischer fliegen - lebt unter Wasser und dreht sie natürlich klebrige Seide ein Unterwasser-Mobilheim oder Gehäuse aus Sand- und Gesteinskörner (rechte Hälfte des Bildes) zu bauen. Aber wenn in einem Labor Aquarium mit Glasperlen platziert, verwendet die Larve diese Perlen seinen Fall weiter auszubauen (Mitte). University of Utah bioengineer Russell Stewart hat die Köcherfliege # 's Nassklebe Seide aus und hofft, eine Version für die Verwendung als Klebeband während der Operation zu synthetisieren.

Photo Credit: Fred Hayes für die University of Utah.

Dieses Bild wird von einem Rasterelektronenmikroskop, 100-fach vergrößert, zeigt ein Netz aus nass Klebstoff Seidenband durch einen Köcherfliege Larve zusammen, um die Innenseite seines Unterschlupf Fall zum Aufnähen, gebildet mit Glasperlen in einem Labor-Aquarium gegeben wurde. University of Utah bioengineer Russell Stewart hofft, dass diese natürliche Klebstoff in ein Klebeband für chirurgische Anwendungen entwickelt werden können.
Die University of Utah
Klicke hier zum herunterladen.

Dieses Bild wird von einem Rasterelektronenmikroskop, 100-fach vergrößert, zeigt ein Netz aus nass Klebstoff Seidenband durch einen Köcherfliege Larve zusammen, um die Innenseite seines Unterschlupf Fall zum Aufnähen, gebildet mit Glasperlen in einem Labor-Aquarium gegeben wurde. University of Utah bioengineer Russell Stewart hofft, dass diese natürliche Klebstoff in ein Klebeband für chirurgische Anwendungen entwickelt werden können.

Photo Credit: Die University of Utah

Trotz seiner Ähnlichkeit mit Hollywood # 's fiktiven Alien, das Lebewesen gezeigt, hier ist eine Köcherfliegenlarve zu westlichen US-bekannten Fischer als Rockrolle fliegen. Die Larve baut und trägt seine eigene Unterwasserunterschlupf Fall, Bänder aus Natur klebriger Seide mit näht zusammen Sandkörner und Rock (rechts Rückseite dieses Fotos.) Aber wenn in einem Labor Aquarium mit Glasperlen anstelle von Sandkörnern, die Larve platziert verwendet seine nassen Seiden Perlen zu seinem Schutz Fall (Mitte) hinzuzufügen. Russell Stewart, einer von der Universität von Utah bioengineer, hofft auf eine synthetische Version der Köcherfliege Seide als chirurgischen Klebstoff für die Verwendung zu machen.
Fred Hayes für die University of Utah.
Klicke hier zum herunterladen.

Trotz seiner Ähnlichkeit mit Hollywood # 's fiktiven Alien, das Lebewesen gezeigt, hier ist eine Köcherfliegenlarve zu westlichen US-bekannten Fischer als Rockrolle fliegen. Die Larve baut und trägt seine eigene Unterwasserunterschlupf Fall, Bänder aus Natur klebriger Seide mit näht zusammen Sandkörner und Rock (rechts Rückseite dieses Fotos.) Aber wenn in einem Labor Aquarium mit Glasperlen anstelle von Sandkörnern, die Larve platziert verwendet seine nassen Seiden Perlen zu seinem Schutz Fall (Mitte) hinzuzufügen. Russell Stewart, einer von der Universität von Utah bioengineer, hofft auf eine synthetische Version der Köcherfliege Seide als chirurgischen Klebstoff für die Verwendung zu machen.

Photo Credit: Fred Hayes für die University of Utah.