Тонкая материя

По данным ResearchAndMarkets, рынок синтетического паучьего шелка к 2030 году сможет достичь $700 млн. Это немного, но даже этот прогноз остается под вопросом. Главное препятствие — технологические барьеры, которые пока не позволяют сделать материал доступным для массового производства.
Объемы выпуска остаются скромными. Даже 300–500 кг в год для компании считается прорывом, а себестоимость по-прежнему высока — от $20 тыс. до $100 тыс. за килограмм.

Чулки для Версаля

Попытки создать паучий шелк начались еще в XVIII веке. В 1709 году француз Франсуа Сент-Илер решил проверить, можно ли из этих ниток связать для короля перчатки и чулки. Его команда собирала тонкими гребнями паутину, затем вручную скручивала волокна в нити.
Процесс оказался невероятно трудоемким: на 450 граммов шелка ушло 12 лет и 70 тыс. пауков. Те, впрочем, не оценили карьерные перспективы: вместо того чтобы плести кружева для Версаля, они предпочли пожирать друг друга.
Так что чудаку-экспериментатору удалось создать всего три пары чулок и перчаток. В итоге стартап свернули: оказалось, что даже королевская казна не выдержала бы ценника, ведь чулки выходили дороже, чем вышивка золотом.

Пальто весом 1,88 кг из шелка пауков-кругопрядов, славящихся своей золотой паутиной. Изготовлено на Мадагаскаре в 2011 году из паутины, полученной от 1,2 млн пауков

Поймать нить будущего

Попыток было много. Например, ученые пытались вывести мирных общительных пауков, способных работать в коллективе. Но пауки оставались пауками, а не фабричными рабочими.
В итоге исследователи сделали очевидный вывод: раз пауки не хотят сотрудничать, значит, надо обойтись без них. Генетики научились встраивать их гены в бактерии, дрожжевые грибы и шелкопрядов. Эти «производители» работают без конфликтов и внезапных вспышек каннибализма.
Но и этот путь оказался тернистым. В начале 2000-х канадская Nexia Biotechnologies создала генно-модифицированных коз, чье молоко содержало белки фиброина — ключевого компонента паучьего шелка. Казалось, вот он, прорыв! Однако процесс прядения оказался слишком сложным, а производство — нерентабельным. Проект закрылся, но сама идея не исчезла. Ученые продолжили искать способы сделать паучий шелк доступным.

Сплели паутину

В 2010-х биотехнологии сделали шаг вперед. Американская компания Bolt Threads разработала метод микробной ферментации: дрожжи с встроенными паучьими генами начали превращать сахар в белки фиброина. Параллельно в Японии компания Spiber адаптировала этот процесс под местные условия.
В биореакторах бактерии или дрожжи производят ключевой белок паучьего шелка, который затем извлекают, очищают и превращают в вязкую белковую массу. Дальше начинается магия: масса проходит через экструдеры, которые имитируют паучьи железы, выдавливая белок через капилляры толщиной всего 0,001 мм. Получается тончайшая нить, которая застывает на воздухе, становясь упругой и прочной.

Энтузиасты из модной индустрии сразу ухватились за новинку и вместе с учеными из Bolt Threads представили галстуки из Microsilk — стильные, инновационные и по цене небольшого гаджета: $314 за штуку. Партия из 50 экземпляров разошлась в считанные минуты. Однако в 2023 году стартап закрыл линию Microsilk: производство оказалось слишком дорогим даже при поддержке Adidas и Stella McCartney.
Японская Spiber тоже попробовала себя на подиуме — сделала одежду для экстремальных условий. Компания разработала «лунную парку» для The North Face — легкую, прочную и, конечно, недешевую. Для наглядности: пучок нитей диаметром всего 4 мм выдерживает вес взрослого человека.

Немецкая AMSilk совместно с Adidas представила концепт биоразлагаемых кроссовок Futurecraft Biofabric. Волокна Biosteel сделали обувь на 15% легче традиционных материалов. Однако, несмотря на презентацию прототипа в 2016 году, информации о массовом производстве пока нет.

От бронежилетов до самолетов

Сначала мода, потом бронежилеты, а дальше — самолеты и медицина. Паучий шелк всё же постепенно вплетается в реальность. Исследователи Кембриджского университета доказали, что многослойный паучий шелк способен поглощать энергию удара, как кевлар. Это делает его перспективным материалом для бронежилетов: он легче, эластичнее и при этом не теряет прочности.

В Массачусетском технологическом институте работают над гибридными материалами на основе биосинтетического шелка. В 2022 году представили прототип гибкого датчика, который можно интегрировать в умную одежду. Сенсоры на основе шелка и углеродных нанотрубок фиксируют пульс, давление и даже микроскопические движения мышц.
В авиации паучий шелк тоже может сыграть важную роль. В 2023 году Airbus запатентовала материал для обшивки крыльев, где шелковые волокна сочетаются с термопластиком. Если технология оправдает себя, это позволит снизить вес самолетов на 10–15%, а значит, один лайнер сможет экономить до 20 тонн топлива в год.
Кто первым сделает паучий шелк дешевым, тот изменит целые индустрии. Поживем — увидим, кто и когда.

Биоразлагаемые кроссовки Futurecraft Biofabric от AMSilk и Adidas