Bioinspired fibers follow the track of natural spider silk

Macromolecules

Volumn 44, Issue 5, 2011, Pages 1166-1176

  Elices, M ^a   Guinea, G V ^a   Plaza, G R ^a   Karatzas, C ^b   Riekel, C ^c   Agullo Rueda F ^d   Daza, R ^a   Perez Rigueiro J ^a  

^a UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID   (Spain)

^b Nexia Biotechnologies Inc   (Canada)

^c EUROPEAN SYNCHROTRON RADIATION FACILITY   (France)

^d INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE MADRID   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIO-INSPIRED; CRYSTALLINITIES; LARGE DEFORMATIONS; LARGE STRAINS; MECHANICAL BEHAVIOR; RECOMBINANT PROTEIN; SPIDER SILK FIBERS; SPIDER SILKS; SPINNING TECHNOLOGIES;

AMINO ACIDS; FIBERS; GENETIC ENGINEERING; MECHANICAL ENGINEERING; MICROSTRUCTURE; PROTEINS; SILK;

SPINNING (FIBERS);

AMINO ACIDS; GENETIC ENGINEERING; MECHANICAL ENGINEERING; MICROSTRUCTURE; NATURAL FIBERS; PROTEINS; SILK; SPINNING;

EID: 79952159964     PISSN: 00249297     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ma102291m     Document Type: Article

References (75)

1. Kaplan, D. L.; Lombardi, S.; Muller, W. S.; Fossey, S. A. Biomaterials. Novel Materials from Biological Sources.: Stockton Press: New York, 1991; p 53.
2. Elices, M.; Perez-Rigueiro, J.; Plaza, G.; Guinea, G. V. J. Appl. Polym. Sci. 2004, 6, 3537-3541
3. Lewis, R. V. Chem. Rev. 2006, 9, 3762-3774
4. Xia, Q. Y.; Zhou, Z. Y.; Lu, C.; Cheng, D. J.; Dai, F. Y.; Li, B.; Zhao, P.; Zha, X. F.; Cheng, T. C.; Chai, C. L.; Pan, G. Q.; Xu, J. S.; Liu, C.; Lin, Y.; Qian, J. F.; Hou, Y.; Wu, Z. L.; Li, G. R.; Pan, M. H.; Li, C. F.; Shen, Y. H.; Lan, X. Q.; Yuan, L. W.; Li, T.; Xu, H. F.; Yang, G. W.; Wan, Y. J.; Zhu, Y.; Yu, M. D.; Shen, W. D.; Wu, D. Y.; Xiang, Z. H.; Yu, J.; Wang, J.; Li, R. Q.; Shi, J. P.; Li, H.; Li, G. Y.; Su, J. N.; Wang, X. L.; Li, G. Q.; Zhang, Z. J.; Wu, Q. F.; Li, J.; Zhang, Q. P.; Wei, N.; Xu, J. Z.; Sun, H. B.; Dong, L.; Liu, D. Y.; Zhao, S. L.; Zhao, X. L.; Meng, Q. S.; Lan, F. D.; Huang, X. G.; Li, Y. Z.; Fang, L.; Li, C. F.; Li, D. W.; Sun, Y. Q.; Zhang, Z. P.; Yang, Z.; Huang, Y. Q.; Xi, Y.; Qi, Q. H.; He, D. D.; Huang, H. Y.; Zhang, X. W.; Wang, Z. Q.; Li, W. J.; Cao, Y. Z.; Yu, Y. P.; Yu, H.; Li, J. H.; Ye, J. H.; Chen, H.; Zhou, Y.; Liu, B.; Wang, J.; Ye, J.; Ji, H.; Li, S. T.; Ni, P. X.; Zhang, J. G.; Zhang, Y.; Zheng, H. K.; Mao, B. Y.; Wang, W.; Ye, C.; Li, S. G.; Wang, J.; Wong, G. K. S.; Yang, H. M. Science 2004, 5703, 1937-1940
5. Ayoub, N. A.; Garb, J. E.; Tinghitella, R. M.; Collin, M. A.; Hayashi, C. Y. PLoS ONE 2007, 6, e514
6. Xu, M.; Lewis, R. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 18, 7120-7124
7. Gatesy, J.; Hayashi, C.; Motriuk, D.; Woods, J.; Lewis, R. Science 2001, 5513, 2603-2605
8. Prince, J. T.; Mcgrath, K. P.; Digirolamo, C. M.; Kaplan, D. L. Biochemistry (N.Y.) 1995, 34, 10879-10885
9. Fahnestock, S. R.; Irwin, S. L. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1997, 1, 23-32
10. Fahnestock, S. R.; Bedzyk, L. A. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1997, 1, 33-39
11. Fukushima, Y. Biopolymers 1998, 4, 269-279
12. Scheller, J.; Guhrs, K. H.; Grosse, F.; Conrad, U. Nat. Biotechnol. 2001, 6, 573-577
13. Lazaris, A.; Arcidiacono, S.; Huang, Y.; Zhou, J. F.; Duguay, F.; Chretien, N.; Welsh, E. A.; Soares, J. W.; Karatzas, C. N. Science 2002, 5554, 472-476
14. Huemmerich, D.; Scheibel, T.; Vollrath, F.; Cohen, S.; Gat, U.; Ittah, S. Curr. Biol. 2004, 22, 2070-2074
15. Rammensee, S.; Slotta, U.; Scheibel, T.; Bausch, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 18, 6590-6595
16. Chawla, K. K. Fibrous Materials; Cambridge University Press: Cambridge, U.K., 1998.
17. Matsumoto, K.; Uejima, H.; Iwasaki, T.; Sano, Y.; Sumino, H. J. Appl. Polym. Sci. 1996, 4, 503-511
18. Um, I. C.; Ki, C. S.; Kweon, H. Y.; Lee, K. G.; Ihm, D. W.; Park, Y. H. Int. J. Biol. Macromol. 2004, 1-2, 107-119
19. Ha, S. W.; Tonelli, A. E.; Hudson, S. M. Biomacromolecules 2005, 3, 1722-1731
20. Marsano, E.; Corsini, P.; Arosio, C.; Boschi, A.; Mormino, M.; Freddi, G. Int. J. Biol. Macromol. 2005, 4, 179-188
21. Lock, R. L. Process for making silk fibroin fibers, Patent No. 5252285, 1993.
22. Hardy, J. G.; Romer, L. M.; Scheibel, T. R. Polymer 2008, 20, 4309-4327
23. Karatzas, C. N.; Chretien, N.; Duguay, F.; Bellemare, A.; Zhou, J. F.; Rodenhiser, A.; Islam, S. A.; Turcotte, C.; Huang, Y.; Lazaris, A. High-toughness spider silk fibers spun from soluble recombinant silk produced in mammalian cells. In Biotechnology of Biopolymers; Steinbüchel & Doi, Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2005; Vol. 2, pp 945 - 967.
24. Perez-Rigueiro, J.; Viney, C.; Llorca, J.; Elices, M. J. Appl. Polym. Sci. 1998, 12, 2439-2447
25. Plaza, G. R.; Corsini, P.; Perez-Rigueiro, J.; Marsano, E.; Guinea, G. V.; Elices, M. J. Appl. Polym. Sci. 2008, 3, 1793-1801
26. Perez-Rigueiro, J.; Elices, M.; Guinea, G. V. Polymer 2003, 13, 3733-3736
27. Guinea, G. V.; Perez-Rigueiro, J.; Plaza, G. R.; Elices, M. Biomacromolecules 2006, 7, 2173-2177
28. Riekel, C.; Burghammer, R.; Davies, R.; Gebhardt, R.; Popov, D. Fundamentals of soft condensed matter scattering and diffraction with microfocus techniques. In Applications of synchroton light to scattering and diffraction in materials and life sciences; Ezquerra, T. A.; Garcia-Gutierrez, M. C.; Nogales, A.; Gómez, M., Eds.; Springer Verlag: Heidelberg, Germany, 2008; pp 91 - 104.
29. Hammersley, A. FIT2D program, in www.esrf.fr/computing/scientific/FIT2D/ 2009.
30. Rousseau, M. E.; Lefevre, T.; Beaulieu, L.; Asakura, T.; Pezolet, M. Biomacromolecules 2004, 6, 2247-2257
31. Perez-Rigueiro, J.; Elices, M.; Plaza, G. R.; Guinea, G. V. Macromolecules 2007, 15, 5360-5365
32. Garcia, R.; San Paulo, A. Phys. Rev. B 1999, 7, 4961-4967
33. Horcas, I.; Fernandez, R.; Gomez-Rodriguez, J. M.; Colchero, J.; Gomez-Herrero, J.; Baro, A. M. Rev. Sci. Instrum. 2007, 1
34. Garrido, M. A.; Elices, M.; Viney, C.; Perez-Rigueiro, J. Polymer 2002, 16, 4495-4502
35. Work, R. W. Text. Res. J. 1977, 10, 650-662
36. Work, R. W.; Morosoff, N. Text. Res. J. 1982, 5, 349-356
37. Savage, K. N.; Guerette, P. A.; Gosline, J. M. Biomacromolecules 2004, 3, 675-679
38. Plaza, G. R.; Guinea, G. V.; Perez-Rigueiro, J.; Elices, M. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2006, 6, 994-999
39. Gosline, J. M.; Denny, M. W.; Demont, M. E. Nature 1984, 5968, 551-552
40. Guinea, G. V.; Elices, M.; Perez-Rigueiro, J.; Plaza, G. R. J. Exp. Biol. 2005, 1, 25-30
41. Liu, Y.; Shao, Z. Z.; Vollrath, F. Nat. Mater. 2005, 12, 901-905
42. Plaza, G. R.; Corsini, P.; Marsano, E.; Perez-Rigueiro, J.; Biancotto, L.; Elices, M.; Riekel, C.; Agullo-Rueda, F.; Gallardo, E.; Calleja, J. M.; Guinea, G. V. Macromolecules 2009, 22, 8977-8982
43. Fu, C. J.; Porter, D.; Shao, Z. Z. Macromolecules 2009, 20, 7877-7880
44. Perez-Rigueiro, J.; Viney, C.; Llorca, J.; Elices, M. Polymer 2000, 23, 8433-8439
45. Elices, M.; Plaza, G. R.; Arnedo, M. A.; Pérez-Rigueiro, J.; Torres, F. G.; Guinea, G. V. Biomacromolecules 2009, 7, 1904-1910
46. Liu, Y.; Sponner, A.; Porter, D.; Vollrath, F. Biomacromolecules 2008, 1, 116-121
47. Vollrath, F.; Porter, D. Soft Matter 2006, 5, 377-385
48. Pérez-Rigueiro, J.; Plaza, G. R.; Torres, F. G.; Hijar, A.; Hayashi, C.; Perea, G. B.; Elices, M.; Guinea, G. V. Int. J. Biol. Macromol. 2010, 555-557
49. Bell, F. I.; McEwen, I. J.; Viney, C. Nature 2002, 6876, 37-37
50. Riekel, C.; Branden, C.; Craig, C.; Ferrero, C.; Heidelbach, F.; Muller, M. Int. J. Biol. Macromol. 1999, 2-3, 179-186
51. Marsh, R. E.; Corey, R. B.; Pauling, L. Biochim. Biophys. Acta 1955, 1, 1-34
52. Arnott, S.; Dover, S. D.; Elliott, A. J. Mol. Biol. 1967, 1, 201-208
53. Riekel, C.; Vollrath, F. Int. J. Biol. Macromol. 2001, 3, 203-210
54. Grubb, D. T.; Jelinski, L. W. Macromolecules 1997, 10, 2860-2867
55. Yang, Z.; Grubb, D. T.; Jelinski, L. W. Macromolecules 1997, 26, 8254-8261
56. Sapede, D.; Seydel, T.; Forsyth, V. T.; Koza, M. A.; Schweins, R.; Vollrath, F.; Riekel, C. Macromolecules 2005, 20, 8447-8453
57. Rousseau, M.; Lefevre, T.; Pezolet, M. Biomacromolecules 2009, 10, 2945-2953
58. Pellerin, C.; Rousseau, M. E.; Cote, M.; Pezolet, M. Macromol. Symp. 2005, 85-98
59. Perez-Rigueiro, J.; Biancotto, L.; Corsini, P.; Marsano, E.; Elices, M.; Plaza, G. R.; Guinea, G. V. Int. J. Biol. Macromol. 2009, 2, 195-202
60. Perez-Riguero, J.; Elices, M.; Llorca, J.; Viney, C. J. Appl. Polym. Sci. 2001, 9, 2245-2251
61. Vollrath, F.; Porter, D. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2006, 2, 205-212
62. Liu, Y.; Shao, Z. Z.; Vollrath, F. Nat. Mater. 2005, 12, 901-905
63. Termonia, Y. Macromolecules 1994, 25, 7378-7381
64. Termonia, Y. Molecular modelling of the stress/strain behaviour of spider dragline. In Structural Biological Materials; Elices, M., Ed.; Pergamon Press: Amsterdam, 2000; pp 335 - 349.
65. Gosline, J. M.; Pollak, C. C.; Guerette, P. A.; Cheng, A.; Demont, M. E.; Denny, M. W. Silk Polymers 1994, 328-341
66. Buehler, M. J. Nano Today 2010, 5, 379-383
67. Nova, A.; Keten, S.; Pugno, N. M.; Redaelli, A.; Buehler, M. J. Nano Lett. 2010, 7, 2626-2634
68. Keten, S.; Buehler, M. J. J. R. Soc. Interface 2010, 53, 1709-1721
69. Grubb, D. T.; Ji, G. D. Int. J. Biol. Macromol. 1999, 2-3, 203-210
70. Hinman, M. B.; Jones, J. A.; Lewis, R. V. Trends Biotechnol. 2000, 9, 374-379
71. Hagn, F.; Eisoldt, L.; Hardy, J. G.; Vendrely, C.; Coles, M.; Scheibel, T.; Kessler, H. Nature 2010, 239-242
72. Askarieh, G.; Hedhammar, M.; Nordling, K.; Saenz, A.; Casals, C.; Rising, A.; Johansson, J.; Knight, S. D. Nature 2010, 236-239
73. Savage, K. N.; Gosline, J. M. J. Exp. Biol. 2008, 12, 1937-1947
74. Rauscher, S.; Baud, S.; Miao, M.; Keeley, F. W.; Pomes, R. Structure 2006, 11, 1667-1676
75. Buehler, M. J. Nature Nanotechnol. 2010, 3, 172-174