Development of an optical probe analysis system to elucidate the behavior of viscous substances in spider webs

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14556
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Muroran Institute of Technology (2023); Toyota Technological Institute (2021-2022)
• Principal Investigator: Zhao Yue 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20832166)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 中赤外イメージング / 赤外分光吸収法 / SHG顕微鏡 / イオン液体 / 蜘蛛

Outline of Final Research Achievements

The viscous substance in spider webs has been suggested to exhibit intelligent material properties, though its characteristics and adhesion mechanism remain poorly understood. In this study, an optical probe analysis system was developed to investigate the behavior of this viscous substance. This system successfully characterized and visualized the distribution of low molecular weight compounds and glycoproteins within the spider web's viscous substance. The results revealed the presence of an ionic liquid in the substance and confirmed that protein precipitation occurs due to changes in the ionic liquid's concentration during adhesion. These findings offer crucial experimental evidence for understanding the adhesion mechanism of spider webs.

Free Research Field

光工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蜘蛛の巣に含まれる粘性物質は、最も強力で効果的な天然接着剤の1つと見なされている。本研究は、蜘蛛の巣の粘着メカニズムに関する実験的根拠を提供し、粘着前後の構成物質の分布変化を可視化した。元素と分子のマッピングにより、粘性物質中にイオン液体が存在することを発見し、このイオン液体が粘着プロセスで重要な役割を果たすことを証明した。これらの結果は、医薬品、バイオポリマーの溶解処理、材料科学、分析化学、電池電解質など、幅広い分野での応用が期待される。特に、新しいバイオ接着剤の開発や自然界から得られる高性能材料の探求において重要な見解を提供した。