Engineering Natural Silk
Applications and Future Directions
- 2025
- Buch
- Herausgegeben von
- Balasubramanian Kandasubramanian
- Niranjana Jaya Prakash
- Buchreihe
- Engineering Materials
- Verlag
- Springer Nature Singapore
Über dieses Buch
Dieses Buch beleuchtet das Potenzial der Seide in einer Vielzahl von Anwendungen, vor allem im Bereich der Medizin, Elektronik und Kosmetik. Die Seidenproteine werden im Allgemeinen in den spezialisierten Drüsen der Gliederfüßer hergestellt, nämlich Seidenraupen, Spinnen und Motten, die der Biosynthese in den Epithelzellen hinterherhinken. Die einzigartige Konformationsorientierung aus hydrophoben kristallinen Beta-Sheet-Domänen und hydrophiler amorpher Spulenstruktur, ihre Tunabilität, das Vorhandensein zahlreicher Funktionsgruppen, mechanische Festigkeit, einfache Regeneration, Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit haben es Seide in den letzten Jahrzehnten ermöglicht, über textile Materialien hinauszuwachsen, wodurch sie eine hervorragende Alternative zu synthetischen Polymeren darstellt.
Mit KI übersetzt
Über dieses Buch
This book highlights the potential of silk in a vast array of applications, mainly in the field of medicine, electronics, and cosmetics. The silk proteins are generally contrived within the specialized glands of the arthropods, viz silkworms, spiders, and moths posterior to the biosynthesis occurring inside the epithelial cells. The unique conformational orientation comprising of hydrophobic crystalline beta-sheet domains and hydrophilic amorphous random coil structure, their tunability, presence of plenteous functional groups, mechanical strength, ease of regeneration, biocompatibility and biodegradability has enabled silk to grow beyond textile materials over last few decades making it an excellent alternative to synthetic polymers.
Anzeige
Inhaltsverzeichnis
-
Frontmatter
-
Silk Origins: Diving into Sources and Varieties
K. Aiswarya, Balasubramanian KandasubramanianSeide, ein Proteinpolymer, das von verschiedenen biologischen Arten produziert wird, ist für seine Stärke, seinen Glanz und seine Biokompatibilität bekannt. Dieses Kapitel vertieft sich in die Quellen und Sorten von Seide, wobei der Schwerpunkt auf Maulbeer- und Nicht-Maulbeerseide sowie Spinnenseide liegt. Sie untersucht die Produktionsmethoden, einschließlich der Sericulture, und hebt die einzigartigen Eigenschaften der Seide hervor, wie ihre mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften. Das Kapitel diskutiert auch die kulturelle Bedeutung der Seide und ihre vielversprechende Zukunft in nachhaltiger Mode und Biomaterialien und macht sie zu einer faszinierenden Lektüre für jeden, der sich für Textilien, Materialwissenschaft oder Modedesign interessiert.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk represents the definition of luxury, and its enticing properties have remained for generations. Considered for its richness, this excellent fabric is still in great demand. It is produced by silkworms—more especially, the larvae from various moth species—through an intricate method that involves their spinning delicate threads from their own silk glands. In particular, this exploration delves into the significance of both mulberry and non-mulberry silks. Mulberry silk, originated primarily from Bombyx mori silkworm, is esteemed for its fine texture and durability, with its production involving the exclusive feeding of silkworms with mulberry leaves, resulting in a lustrous and high-quality fabric. On the other hand, non-mulberry silk encompasses varieties such as Tussar silk, Eri silk, and Muga silk. Tussar silk, also known as wild silk, is sourced from various silkworm species in forested regions. It stands out for its textured appearance, providing a charming allure distinct from mulberry silk. Eri silk, also known as non-mulberry silk produced from the Philosamiaricini worms, primarily found in India and Assam, is known for its unique texture and rich golden-brown color. Muga silk, exclusive to Assam, India and produced by the Antheraea assamensis silkworm, boasts a golden glow and holds significant cultural value in the region. Finally, although not typically being harvested for textile manufacture, the extraordinary qualities of spider silk have the potential to lead to revolutionary advances in biotechnology and offer unparalleled resilience and strength for a variety of uses. -
Role of Degumming and Various Degumming Techniques
Payal Varma, Niranjana Jaya Prakash, Balasubramanian KandasubramanianDas Kapitel geht der Bedeutung der Entschleimung in der Seidenverarbeitung nach und konzentriert sich auf die Entfernung von Serizin, um die Eigenschaften von Seidenfasern zu verbessern. Er vergleicht verschiedene Entschleimungstechniken wie Wasser, Säure, Lauge und enzymatische Methoden und diskutiert die Vor- und Nachteile jeder dieser Methoden. Der Text untersucht auch die jüngsten Entwicklungen bei umweltfreundlichen Entschleimungsmethoden wie Ultraschall, Mikrowellenbestrahlung und Autoklavieren. Darüber hinaus analysiert sie den Einfluss der Entschleimung auf die mechanischen Eigenschaften, die Struktur, das Molekulargewicht und die Morphologie der Seidenfasern. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung des breiten Anwendungsspektrums von Seidenfibroin in der Gewebetechnik, der Medikamentenverabreichung und bei Biomaterialien, was es zu einer fesselnden Lektüre für diejenigen macht, die sich für die vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten von Seide interessieren.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk fibroin is a versatile polymer that occurs naturally and is of great importance in various scientific domains owing to its outstanding properties. It is quite difficult to achieve proper fiber-matrix adhesion because of the hydrophilic sericin layer on the fiber surface. Thus, degumming the fiber surface enables greater control over the fiber’s characteristics. Several degumming techniques are available for extracting the silk fibroins. This paper focuses on the various degumming methods, including acid, alkali, and enzyme degumming. The degumming loss associated with these methods is 25.4%, 24.32%, and 22.73%, respectively. Recently, green alternative degumming treatments were discovered, such as microwave irradiation, ultrasonication, and autoclaving, with degumming loss of 25.5% and 16.33%, respectively. The impact of degumming on the mechanical properties, structure, molecular weight, and morphology are discussed in this chapter. An emphasis has been put on the various degumming treatments for silk fibroin extraction with a discussion of the in-depth knowledge of degumming influence on the properties of silk fibers along with the applications of silk fibroin in detail. -
Various Morphological Forms of Silk Fibroin
Niranjana Jaya Prakash, Balasubramanian KandasubramanianDieses Kapitel untersucht den Transformationsprozess von Seidenfasern in wasserlösliches regeneriertes Seidenfaser (RSF) und seine vielseitigen Anwendungen in der Biomedizin, Lebensmittelverarbeitung, Optik und Biosensorik. Es unterstreicht die signifikanten Unterschiede im Molekulargewicht und in der Proteinstruktur von RSF auf der Grundlage von Extraktionsmethoden, die mechanische Festigkeit, Abbaubarkeit, Biokompatibilität und thermische Stabilität beeinflussen. Das Kapitel vertieft sich in die systematischen Schritte des RSF-Extraktionsprozesses, einschließlich Entschleimung, Auflösung, Dialyse und Zentrifugation. Darüber hinaus wird die Synthese verschiedener RSF-Morphologien wie Filme, Schwämme, Matten, Hydrogele und Kugeln diskutiert und wie diese Formen mechanische Eigenschaften und Abbaubarkeit beeinflussen. Das Kapitel untersucht auch den Einfluss von Verarbeitungstechniken wie Methanolbehandlung und Wasserglühen auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Darüber hinaus wird die Beziehung zwischen morphologischen Eigenschaften und Abbauverhalten untersucht, wobei die Rolle der Porengröße, Porosität und des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses bei der Bestimmung der Abbaurate hervorgehoben wird. Dieser umfassende Bericht bietet wertvolle Einblicke in die Anpassung der Eigenschaften von Seidenfasern an spezifische Anwendungen und ist daher ein Pflichtlektüre für Fachleute auf diesem Gebiet.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk fibroin (SF) has recently become one of the focal points of research and application in numerous scientific domains, encompassing biomedicine, tissue engineering, food technology, photochemistry, and biosensing. This widespread interest stems from SF’s exceptional properties such as remarkable biocompatibility, tailorability, and versatility in chemical modifications. The process for obtaining the regenerated silk fibroin (RSF) includes several sequential steps including degumming, dissolution, dialysis, and centrifugation. Each of these steps plays a crucial role in refining SF into RSF, a material that can be further shaped into various forms including films, sponges, microspheres, gels, nanofibers, and others. The choice of dissolution method and morphology significantly affects the mechanical properties and degradation kinetics, thereby subsequently influencing its processing and application characteristics. This study offers a comprehensive examination and summary of various morphologies of SF, analyzing their impacts on the material’s structure and performance. -
Advancements in Silk Bio-composites for Multifaceted Applications
S. V. Anulaya, Balasubramanian KandasubramanianDieses Kapitel befasst sich mit den innovativen Anwendungen von Biokunststoffen aus Seide, die Seide mit verschiedenen Materialien wie Chitosan, Zellulose und Nanopartikeln kombinieren, um Materialien mit einzigartigen Eigenschaften zu schaffen. Die außergewöhnliche Biokompatibilität, biologische Abbaubarkeit und mechanische Festigkeit von Seide machen sie zu einem vielversprechenden Material für eine Vielzahl von Industrien. In diesem Kapitel werden auch die Herstellungstechniken für Biokunststoffe aus Seide wie Elektrospinning, Lösungsgießen und Kompressionsformen diskutiert und ihr Potenzial in biomedizinischen Sensoren, Gewebetechnik und Umweltanwendungen hervorgehoben. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit weiterer Forschung, um die Herausforderungen der Skalierbarkeit und der Feinabstimmung von Eigentum anzugehen, und unterstreicht das Potenzial von Biokunststoffen aus Seide, verschiedene Sektoren zu revolutionieren.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk bio-composites are promising classes of materials which combine the unique qualities of silk along with other natural or synthetic components. The utilization of silk fibres as bio-composite matrices permits the creation of materials with improved mechanical characteristics, biocompatibility and sustainability. The proteinaceous and semicrystalline structure of silk fibres assist them to form bio-composites, and the amino acid composition of silk fibre particularly the high content of glycine, serine and alanine has a vital importance in the building of composites. Bio-composite materials have shown substantial significance in several applications, including tissue engineering, medication delivery, biosensors, textiles and wearables and electronics. -
Additive Manufacturing of Silk
Amol Balasaheb Indalkar, Balasubramanian KandasubramanianDas Kapitel befasst sich mit der additiven Herstellung von Seide, beginnend mit einer Einführung in ihre molekulare Struktur und Zusammensetzung. Es werden die beiden Primärelemente Seide, Seidensericin und Seidenfaser und ihre molekularen Ketten diskutiert. Das Kapitel untersucht dann die komplexe Struktur der Seide, die sowohl amorphe als auch kristalline Zonen umfasst und zu ihrer hohen Zähigkeit beiträgt. Der Fokus verlagert sich auf die innovativen Prozesse zur Herstellung regenerierter Seidenlösungen, die sich in β-Blatt-Proteinstrukturen verwandeln können. Das Kapitel behandelt auch verschiedene 3D-Drucktechniken, die sich für Materialien auf Seidenbasis eignen, darunter Materialextrusion, direktes Tintenschreiben und Bottichpolymerisation. Sie beleuchtet die Anwendungen der Seide in Branchen wie Textilien, Nahrungsmittel, Biomedizin, Biosensing und Tissue Engineering. Das Kapitel schließt mit der Betonung des Potenzials von Materialien auf Seidenbasis bei der Schaffung komplexer biologischer Gerüste und biomedizinischer Geräte und zeigt ihre Vielseitigkeit und Kompatibilität mit lebenden Zellen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThe additive manufacturing of silk has garnered significant research interest because of its distinct attributes, such as biodegradability, biocompatibility, and tendency to be combined with other materials. These materials are extensively utilized in many different industries, including medicine, biomedical engineering, support for medical scaffolds, delivering medication, food processing, detecting biological substances, and creating bioelectrical devices. The continuous protein fiber is known as silk; certain insect larvae produce silk cocoons. Silk fibroin, a structural protein, can be handled through several techniques to create a range of material formats, encompassing hydrogels, inks, resins, and fibers. These diverse material formats can then be employed in different 3D printing techniques to fabricate complex structures and designs. 3D printing techniques are indeed categorized based on both material and technical aspects. This book chapter provides a better understanding of the 3D printing techniques for silk-based material, various fabrication approaches to develop silk-based material, applications, and challenges faced during the 3D printing of silk-based material. -
Silk-Based Bioinks: Expanding Horizons in Tissue Engineering for Enhanced Regeneration and Therapeutic Solutions
V. V. Adithyamol, Balasubramanian KandasubramanianDas Kapitel untersucht das transformative Potenzial von Biotinten auf Seidenbasis im Tissue Engineering und konzentriert sich dabei auf Seidenfasern, die von Bombyx mori-Seidenraupen stammen. Es wird der Extraktionsprozess von Seidenfasern und seine einzigartigen Eigenschaften wie biologische Abbaubarkeit, Biokompatibilität und außergewöhnliche mechanische Festigkeit diskutiert. Der Text untersucht die Herausforderungen und Vorteile der Verwendung von Seidenfasern im Bioprinting und betont ihre Fähigkeit, komplexe Gewebestrukturen mit hoher Präzision zu erzeugen. Außerdem werden verschiedene Biotinten auf Seidenbasis und ihre Anwendungen in der Knorpel-, Nerven-, Knochen- und Hautgewebetechnik vorgestellt. Darüber hinaus wird in diesem Kapitel der zukünftige Umfang von Biotinten auf Seidenbasis diskutiert, einschließlich der Integration von Elastin für verbesserte mechanische Eigenschaften und des Potenzials rekombinanter Spinnenseide. Insgesamt unterstreicht das Kapitel die vielversprechende Zukunft seidenbasierter Biotinten bei der Weiterentwicklung der regenerativen Medizin und des Tissue Engineering.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractBioprinting has arisen as a promising technique in tissue engineering, presenting the opportunity to fabricate tissue constructs that closely emulate physiological function. However, a significant obstacle in three-dimensional bioprinting lies in the development of suitable bioinks. Silk fibroin (SF), known for its high biocompatibility, biodegradability, and machinability has garnered attention as a potential bioink candidate. Integrating silk into bioink formulations, alongside other natural and synthetic polymers, enhances viscosity, though challenges exist in optimizing gelation properties for effective bioprinting. Functionalization strategies are essential to render SF compatible with bioprinting techniques, ensuring suitable characteristics and mechanical properties printing. This book section presents an in-depth exploration of silk-based bioinks, offering insights into their diverse formulations, properties and functionalization strategies. Emphasizing their versatility, and showcases the potential of silk-based bioinks in various bioprinting applications across cartilage, skin, bone, and nerve tissue engineering. Through a comprehensive analysis, the review underscores the critical role of continued innovation and collaboration in unlocking the complete therapeutic capabilities of silk-based bioinks in regenerative medicine and tissue engineering. -
Silk-Based Smart Materials
K. D. Ahalya, Balasubramanian KandasubramanianDas Kapitel taucht in die faszinierende Welt intelligenter Materialien auf Seidenbasis ein und betont deren reizreaktionsfreudigen Charakter und vielfältige Anwendungen. Es beginnt mit der Erklärung des Konzepts reizempfindlicher Materialien (SRMs) und ihrer Fähigkeit, physikalische oder chemische Eigenschaften als Reaktion auf verschiedene Reize wie Hitze, pH-Wert und Feuchtigkeit zu verändern. Der Schwerpunkt verlagert sich dann auf Seidenfaser, ein natürliches Polymer mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften und Biokompatibilität. Das Kapitel untersucht die strukturellen Feinheiten des Seidenfasers, einschließlich seiner teilkristallinen Beschaffenheit und der Rolle von Wasserstoffbindungen in seinen Formgedächtnismerkmalen. Außerdem werden die Anwendungen von Seidenfibroin in der Gewebetechnik, in der Medikamentenverabreichung, in der Wundaufbereitung und in Aktoren diskutiert, wobei das Potenzial des Fibroins hervorgehoben wird, diese Bereiche mit seinen einzigartigen Eigenschaften zu revolutionieren. Darüber hinaus geht das Kapitel auf die zukünftige Ausrichtung und das Potenzial intelligenter Materialien auf Seidenbasis ein und betont ihre Vielseitigkeit und Nachhaltigkeit.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk, renowned for its versatility, encompasses a diverse array of applications spanning from textiles to biomedical and industrial realms. The attributes of silk, namely its biocompatibility, sustainability, mechanical robustness, and stimuli-responsiveness, make it a highly attractive option for various smart material applications. The stimuli-responsive behavior of silk can be explained by its structural architecture and composition, where hydrogen bonds in β-sheet zones and the amorphous area function as switch and net points, respectively. The sensitivity to water reminds of typical shape memory properties of spider silk, where it can super-contract by approximately 50% when immersed in water, and also the motion caused by the interaction of water molecules and fibroin chains increased the stiffness of the actuator film by about 13%. Herein, diverse stimuli-responsive systems of silk, including doxorubicin-grafted silk fibroin (SF) particles, polyvinyl alcohol (PVA)/ silk hybrids, and a composite comprising graphene, SF, and calcium ions (Gr/SF/Ca2+) are being discussed in this paper. The feasibility of advancing biomedical device development, including patient-specific injectable scaffolds for applications in tissue engineering, wound healing, drug delivery, and actuators, has been comprehensively addressed here. -
Biomedical Applications of Silk Fibroin
Rucha JoshiDieses Kapitel befasst sich mit den biomedizinischen Anwendungen von Seidenfasern, einem vielseitigen Biomaterial mit einer reichen Geschichte, die bis in die antiken Zivilisationen zurückreicht. Die einzigartigen Eigenschaften des Seidenfasers, darunter Biokompatibilität, Abbaubarkeit und überlegene mechanische Festigkeit, machen es zu einem idealen Kandidaten für verschiedene medizinische Anwendungen. Das Kapitel behandelt die Verarbeitungstechniken, die bei der Umwandlung von Rohseide in funktionelle Biomaterialien wie Entschleimung und Regeneration zum Einsatz kommen. Außerdem werden die verschiedenen Formate von Seidenfasermaterialien untersucht, darunter Filme, Fasern, Hydrogele und Gerüste, und ihre Anwendungen in der Gewebetechnik, der Medikamentenverabreichung und der Wundheilung. Das Kapitel beleuchtet die aktuellen klinischen Anwendungen von Produkten auf Seidenfaserbasis und die zukünftigen Forschungsrichtungen und betont die Notwendigkeit fortschrittlicher Modifikationstechniken und funktioneller Verbundstoffe, um ihre biomedizinischen Anwendungen zu verbessern.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk, recognized as a premium textile material, has a history dating back to 2000–2400 BC. Derived primarily from Bombyx mori larvae, silk fibroin exhibits exceptional biocompatibility, biodegradability, and mechanical properties, making it ideal for biomedical applications. This chapter explores the structural and functional properties of silk fibroin, its processing techniques, and its versatile applications in tissue engineering, drug delivery, and regenerative medicine. Various preparation techniques, formats, and current clinical uses and prospects of silk fibroin-based materials are discussed in brief, highlighting its potential to revolutionize biomedical engineering. -
Silk Biopolymer in Cosmetics: Efficacy, Utilization and Commercial Perspectives
Adhithya S. Hari, Balasubramanian KandasubramanianDas Kapitel geht der Geschichte und den Vorteilen der Seide in Kosmetika nach und konzentriert sich auf ihre beiden primären Proteine, Sericin und Fibroin. Es untersucht die feuchtigkeitsspendenden, Anti-Ageing- und UV-Schutzeigenschaften von Seide sowie ihr Potenzial in Haut- und Haarpflegeformulierungen. Das Kapitel behandelt auch die kommerzielle Landschaft seidenbasierter Kosmetika und beleuchtet die Zukunftsaussichten und potenziellen Innovationen in diesem Bereich. Durch die detaillierte Analyse der kosmetischen Wirkung und Anwendung von Seide bietet das Kapitel wertvolle Erkenntnisse für Fachleute in der Kosmetikindustrie.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk, a remarkable biopolymer that boasts a wide range of application in various sectors like textiles and pharmaceuticals, has gained significant attention in recent years for its potential in the cosmetic industry and this is attributed by the versatile nature of silk proteins. The possibilities that silk offers for cosmetic applications are examined in this chapter, along with the fibre’s structural details, constituent proteins (fibroin and sericin), and the potential cosmetic advantages of using silk proteins. The commercial availability of products made from silk is also addressed, emphasizing the extent of the utilization of silk as an adaptable and powerful element in the cosmetics sector. A SWOT analysis of the cosmetic application of silk biopolymers is presented, serving as a comprehensive tool that assists companies in optimizing the possible advantages of silk biopolymers while tackling its drawbacks and difficulties in the cosmetic sector. In order to foster innovation, satisfy consumer demand and advance sustainability and health in the cosmetics sector, it is imperative that researchers examine the cosmetic uses of silk and silk proteins. -
Exploring Silk’s Versatility in Technical Textiles: Properties and Applications
Supriya Sanatkumar Sarkar, Ashok AthalyeDieses Kapitel befasst sich mit den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Seide in technischen Textilien und zeigt ihre außergewöhnliche mechanische Stärke, Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit. Sie untersucht, wie Seide aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften ideal für medizinische Textilien, Schutzkleidung, Umweltanwendungen und elektronische Textilien ist. Das Kapitel beleuchtet auch das Potenzial von Verbundwerkstoffen auf Seidenbasis in der Luft- und Raumfahrt und demonstriert ihre Vielseitigkeit und ihr Versprechen als nachhaltiges und leistungsstarkes Material. Durch die Untersuchung der verschiedenen Formen und Architekturen von Seide wie Hydrogele, Folien und Gerüste bietet das Kapitel Einblicke in die innovative Verwendung dieser Naturfaser in fortschrittlichen technischen Textilien. Darüber hinaus werden die Mischungsmöglichkeiten von Seide mit anderen Materialien erörtert, wodurch ihre funktionellen Eigenschaften für spezifische Anwendungen verbessert werden. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Zukunftsperspektiven von Seide in technischen Textilien, angetrieben durch laufende Forschung und Entwicklung im Bereich Nachhaltigkeit und funktionale Integration.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilkworm silk, a fibrous protein spun into fibers by the insect, finds its way into technical textiles in addition to clothing. It can be transformed into a variety of forms through process adjustments and incorporation of functionality as desired. Silk has emerged as a desired option by combining the complicated qualities of technical textiles with lightweight and biodegradability. From medical sutures to protective garments, silk's versatility, and inherent properties make it an asset in the field of technical textiles. Silk wound dressings, scaffolds, and hydrogels encourage quicker healing with less scarring. Due to its thermoregulation properties, silk is perfect for protective clothes, and its piezoelectric effect allows textiles to function as self-powered electronic devices. This book chapter explores advancements in silk-based technical fabrics and reviews the most recent studies on the physical, chemical, and biological characteristics of silk. Protective clothing, wound healing, temperature regulation, and responsive/adaptive textiles are some of the important application areas that are discussed. -
Artificial Intelligence Techniques to Predict the Behavior of Silk Fibroin
Bhavana Shanmughan, Balasubramanian KandasubramanianDas Kapitel taucht ein in die faszinierende Welt des Seidenfibroins, eines proteinbasierten Biomaterials, das für seine Stärke, Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit bekannt ist. Seidenfasern, die aus Seidenraupen gewonnen werden, werden traditionell in Textilien und medizinischen Nähten verwendet, aber die jüngsten Fortschritte haben ihre Anwendungen auf Tissue Engineering, Medikamentenabgabe und Lebensmittelverpackungen ausgeweitet. Das Kapitel untersucht die einzigartigen mechanischen Eigenschaften von Seidenfibroin, das durch seine mikrokristalline Struktur und seine außergewöhnlichen Barriereeigenschaften bestimmt wird, was es zu einem idealen Material für verschiedene Industrien macht. Die Integration künstlicher Intelligenz, insbesondere maschineller Lernalgorithmen, hat sich als bahnbrechender Ansatz zur Vorhersage und Optimierung des Verhaltens von Seidenfasern erwiesen. Durch die Analyse umfangreicher Datensätze und die Erfassung komplizierter Beziehungen zwischen Inputparametern und den Eigenschaften von Seidenfibroin können KI-Modelle entscheidende Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Elastizität und Abbauraten mit bemerkenswerter Genauigkeit vorhersagen. Diese Vorhersagefähigkeit verbessert nicht nur unser Verständnis von Seidenfasern, sondern optimiert auch Herstellungsprozesse, wodurch eine gleichbleibende Qualität und Leistung in allen ihren vielfältigen Anwendungen gewährleistet ist. Das Kapitel schließt mit einem Schlaglicht auf die vielversprechende Zukunft der Seidenfaserforschung, wo künstliche Intelligenz die Grenzen der Materialwissenschaft und Biotechnologie weiter verschieben und innovative Lösungen für eine nachhaltige und regenerative Zukunft bieten wird.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSilk fibroin is a potential substance in a variety of sectors, including biomedicine, textiles, and cosmetics, because of its well-known biocompatibility, mechanical strength, and biodegradability. To maximize its usage in these applications, artificial intelligence techniques must be used to comprehend and forecast its behavior. Machine learning stands out as the most broadly used AI technique because of its capacity to evaluate massive datasets and identify significant patterns. Researchers can forecast important characteristics of silk fibroin, like its mechanical strength under various circumstances, its rate of deterioration, and its interactions with other materials or biological systems, by using machine learning techniques. This chapter examines current developments in modeling and predicting the behavior of silk fibroin using artificial intelligence (AI), with a focus on machine learning. It emphasizes how AI has the potential to speed up the creation of latest silk-based materials and applications. The incorporation of artificial intelligence not only advances our basic comprehension of silk fibroin but also opens up new avenues for creative applications in the field of biomaterials science and beyond. -
Future Perspectives of Silk Fibroin
Niranjana Jaya Prakash, Balasubramanian KandasubramanianIn diesem Kapitel wird die vielversprechende Zukunft des Seidenfasers in der Biomaterialherstellung diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf seinen außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, Biokompatibilität und Abbaubarkeit liegt. Es untersucht laufende Fortschritte bei Modifikationsmethoden, Materialverarbeitungstechniken und Designstrategien, die auf eine Feinabstimmung der Eigenschaften von Biomaterialien abzielen. Der Übergang von statischen zu dynamischen und auf Reize reagierenden Hydrogelen wird hervorgehoben, was das Potenzial der Seide bei der Nachahmung natürlicher Gewebe und der Verbreitung biomedizinischer Anwendungen aufzeigt. Darüber hinaus widmet sich das Kapitel spraybaren Biomaterialien auf Seidenbasis, Medikamentenabgabesystemen und flexibler Elektronik und betont die Notwendigkeit weiterer Forschung und Optimierung, um das volle Potenzial von Seidenfasern in verschiedenen medizinischen und technologischen Anwendungen zu erschließen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThrough this book we have already seen that over last few decades silk-based biomaterials have witnessed a huge amount of growth specifically in the domains of healthcare, flexible electronics, and environmental applications. Despite significant strides in silk chemistry, ongoing advancements in methods of modification, material processing techniques, and design strategies are continually evolving. Even though silk has significant strides through academic research, it still lags behind, when it comes to the commercialization, attributed to their lower repeatability which mainly stems from the sensitivity of silk to atmospheric parameters and lack of established standard procedure for rearing and isolation of silk fibroin. This chapter provides a conclusive discussion of the growth of silk till date and the areas that needs further attention in order to bring the silk fibroin to the mainstream.
- Titel
- Engineering Natural Silk
- Herausgegeben von
-
Balasubramanian Kandasubramanian
Niranjana Jaya Prakash
- Copyright-Jahr
- 2025
- Verlag
- Springer Nature Singapore
- Electronic ISBN
- 978-981-9779-01-7
- Print ISBN
- 978-981-9779-00-0
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-981-97-7901-7
Informationen zur Barrierefreiheit für dieses Buch folgen in Kürze. Wir arbeiten daran, sie so schnell wie möglich verfügbar zu machen. Vielen Dank für Ihre Geduld.
