Témoignage d’un biologiste italien sur les filaments tombés du ciel

Commentaires (2)

  1. BIN LADEN says

    « Excellent travail de sous-titrage ».
    On se demande ce que serait un mauvais travail de sous-titrage….
    La traduction est constellée de fautes de grammaire ou d’orthographe.
    Il est difficile de trouver une ligne qui n’en comporte pas.
    J’ai abdiqué après 1 minute. Dommage, car ce que dit ce monsieur semble intéressant.

  2. MERELLE says

    Après avoir vu l ‘ excellent documentaire Italien – « chemtrails – guerre secrète », dans lequel on voit des scientifiques ( dont Giorgio Pattera, biologiste ) exposer très clairement – la partie technique de ces chemtrails ( géo-ingénierie – d’ aérosols stratosphériques ), et plus précisément – sur les filaments et la maladie de Morgellons. Je viens de trouver des Brevets US – qui se rapprocheraient – très précisément – des symptômes subis par les victimes de ce « cauchemar », ainsi que des analyses – s’ y afférant. Voici en lien les brevets et ( en copier-collés – une partie du descriptif – traduit par google en ligne ):Procédé de filage de fibres polypeptidiques ( http://patents.com/us-5171505.html ):

    Résumé
    Des fibres polypeptidiques, des solutions filables de fibres, et un procédé de formation de fibres polypeptidiques sont décrits. L’invention comprend la formation de fibres polypeptidiques de filage des solutions contenant un polypeptide, et un solvant choisi dans le groupe constitué de l’hexafluoroisopropanol et d’un mélange d’acide formique et au moins un halogénure de lithium.

    Description

    ARRIERE-PLAN DE L’INVENTION 1. Domaine de l’invention La présente invention concerne des fibres filable solutions de polypeptides et des procédés de formation de fibres polypeptidiques. L’invention comprend aussi des fibres polypeptidiques qui peuvent être produits à partir de tels procédés. Plus particulièrement, l’invention consiste à former des fibres polypeptidiques à partir de solutions de filage comprenant un polypeptide et d’un solvant sélectionné parmi le groupe constitué de l’hexafluoroisopropanol et d’un mélange d’acide formique et au moins un halogénure de lithium. 2. Description de l’art antérieur sont des protéines, des polymères de haut poids moléculaire contenant des complexes de poids du carbone, de l’hydrogène, l’azote, l’oxygène, le soufre et le plus souvent. Ces macromolécules de protéines, polypeptides, ou sont constitués de résidus d’acides aminés qui sont liés ensemble par des liaisons peptidiques (-CO, – NH-). Les 20 acides aminés basiques et leurs symboles à une lettre correspondant sont répertoriés dans le tableau I. Les protéines qui se trouvent dans la nature ont une large gamme de propriétés en fonction de leur séquence d’acide aminé particulier et tombent généralement en trois catégories: structurel, réglementaire et catalytique . Certains polypeptides structuraux d’origine naturelle ont des structures fibreuses dont la kératine, la soie, l’élastine et le collagène. Polypeptides structurels peuvent également être synthétisés par l’une ou l’ADN recombinant, dans certains cas, par des procédés classiques de synthèse organique. Les applications potentielles de fibres polypeptidiques de structure comprennent la nourriture synthétique ou simulé, les textiles, les prothèses de tissus durs et mous, des ligaments artificiels et les matériaux composites difficiles. Il est connu dans la technique que les solutions fibres polypeptidiques filable peuvent être préparés par dissolution d’un polypeptide dans des solvants fortement acides , tel que l’acide trichloroacétique ou l’acide trifluoroacétique. Les solvants organiques peuvent également être utilisés comme dans Ballard et al. US Pat. N ° 3121766, qui divulgue des fibres mouillées polypeptidiques de filage à partir d’une solution de glutamate biréfringent poly-gamma-méthyle dans des solvants organiques mixtes tels que le chlorure de méthylène / acétate d’éthyle. L’acétone, l’acétate d’éthyle ou un mélange de ces composés ont été utilisés comme coagulants liquides. Bamford et US-Hanby. N ° 2697085 décrit des fibres de filage humide et sec à partir d’une solution contenant anhydrocarboxy-amino-acides dans un solvant comprenant une proportion majeure d’un phénol monohydrique, un acide carboxylique aliphatique inférieur, d’un acide aliphatique inférieur substitué par un halogène, ou un mélange de ces composés . Composés contenant un groupe hydroxyle tels que l’eau, l’alcool méthylique, l’alcool éthylique et ont été utilisés en tant que fluides de coagulation. Bley brevet US. N, RE 22 650 décrit la préparation de solutions de polypeptides filables de fibres contenant une protéine choisie dans le groupe constitué de fibroïne de soie, la caséine, la gélatine, la laine, et l’acide alginique dans un solvant choisi parmi les bases d’ammonium benzyle substitué quaternaire. Bien que ce qui précède tourne solvants sont couramment utilisés, ces solvants présentent l’inconvénient de dégrader le polypeptide en solution. Par conséquent, il est nécessaire de préparer une solution de polypeptide filable en fibres contenant un solvant qui ne dégrade pas de façon mesurable le polypeptide. RESUME DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de formation de fibres polypeptidiques comprenant la formation d’une solution filable comprenant 5% à 30% en poids d’un polypeptide dans un solvant choisi dans le groupe constitué de l’hexafluoroisopropanol et d’un mélange d’acide formique et au moins un halogénure de lithium. De préférence, le solvant est choisi dans le groupe constitué de l’hexafluoroisopropanol, un mélange d’acide formique et de chlorure de lithium, et un mélange d’acide formique et de bromure de lithium. Il est souhaitable que les solutions soient cristalline liquide et l’urée peuvent être ajoutés à des solutions contenant de l’hexafluoroisopropanol. La solution est ensuite extrudée à travers une filière directement dans un milieu coagulant liquide; dans un fluide inerte, non coagulant et ensuite dans un milieu coagulant liquide; ou dans un gaz inerte pour éliminer le solvant. De préférence, le milieu coagulant liquide est le méthanol. De préférence, le polypeptide est un polypeptide synthétique qui se compose essentiellement de plusieurs unités répétitives de 5 à 150 acides aminés, dans lequel chaque unité consiste essentiellement en de multiples sous-unités répétitives de 3 à 30 acides aminés, ayant des séquences qui confèrent une certaine spécifique mécanique, chimique, ou des propriétés biologiques. L’invention comprend des fibres polypeptidiques qui peuvent être préparés à partir de tels procédés qui comprennent au moins l’une des unités répétitives suivantes ou les sous-unités: L’invention comprend également des solutions filables en fibres comprenant de 5% à 30% en poids d’un polypeptide dans les deux hexafluoroisopropanol, ou un mélange d’acide formique et d’au moins un halogénure de lithium. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Les polypeptides de la présente invention peut être d’origine ou synthétisés par des techniques connues dans l’art naturellement. Dans certains cas, il est souhaitable que les polypeptides soient capables de former des structures transversales bêta-feuille. Des exemples de polypeptides capables de former des structures de bêta-feuille transversales sont les suivantes: Le terme, la structure en feuillet bêta croix est utilisé pour faire référence à la structure qui produit une chaîne polypeptidique, à la suite de caractéristiques de sa séquence d’acides aminés, se replie spontanément arrière et en arrière sur elle-même d’une manière régulière pour former un long ruban moléculaire étroite maintenues ensemble par des liaisons hydrogène entre les groupes amide du squelette polypeptidique. Ces structures bêta-feuilles croisées peuvent être construits de façon que, dans certaines conditions, ils associent spontanément en agrégats composés de multiples copies, alignés de la structure et la forme microfibrilles rigides. Les solutions de ces microfibrilles rigides peuvent former lyotrope phases cristallines liquides qui peuvent être filées pour former des fibres solides. Les polypeptides synthétiques de la présente invention peuvent être constituées essentiellement de multiples unités répétitives de 5 à 150 acides aminés, dans lequel chaque unité consiste essentiellement en de multiples sous répétitif . -units de 3 à 30 acides aminés, ayant des séquences conférant certaines propriétés biologiques spécifiques mécanique, chimique, ou des polypeptides synthétiques convenables comprennent, par exemple, les polypeptides ayant l’une des unités répétitives suivantes: polypeptides naturels appropriés comprennent, par exemple, la soie fibroïne, la caséine, la gélatine et le collagène. De préférence, le polypeptide synthétique ou naturel a un poids moléculaire calculé de 20 000 à 80 000 et plus préférentiellement de 80 000 à 350 000. Par l’expression, le poids moléculaire calculé, on entend le poids moléculaire selon la formule moléculaire vrai du polypeptide sujet. Par l’expression, le poids moléculaire apparent, on entend le poids moléculaire du polypeptide du sujet sur ​​la base de techniques d’analyse standard, telles que l’électrophorèse sur gel, ou la Chromatographie par permeation de gel. Différentes techniques de synthèse ou des polypeptides dérivés sont connus dans l’art. Par exemple, les polypeptides sélectionnés peuvent être dérivés de sources naturelles telles que des cocons de soie. Pour une mesure plus limitée, les polypeptides peuvent également être synthétisés en utilisant des méthodes de synthèse organique classiques décrits dans Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical technolology, Vol. 18, 3e édition, pp. 888-911. Des procédés d’ADN recombinant tel que décrit dans Watson et Tooze, de l’ADN recombinant – A Short Course, 1983, sont également utiles dans la préparation des protéines de structure. La solution filable en fibres est ensuite préparée en dissolvant le polypeptide dans un solvant choisi dans le groupe constitué de l’hexafluoroisopropanol, et un mélange d’acide formique et d’au moins un halogénure de lithium, de telle sorte que la solution contient 5% à 30% en poids du polypeptide. De préférence, le solvant est choisi dans le groupe constitué de l’hexafluoroisopropanol, un mélange d’acide formique et de chlorure de lithium, et un mélange d’acide formique et de bromure de lithium. De manière davantage préférée, une solution polypeptide / hexafluoroisopropanol est préparée, parce qu’il n’y a pas de dégradation du polypeptide mesurable si ce solvant est utilisé. En revanche, si une solution polypeptide / acide formique / chlorure de lithium ou le bromure de lithium est préparé, il est légère dégradation du polypeptide. Les signes de la dégradation de polypeptide comprennent le changement de couleur et la perte de viscosité de la solution. Les deux solutions filables sont préparées à température ambiante. Toutefois, les solutions contenant le solvant, l’hexafluoroisopropanol, peuvent être chauffés en toute sécurité à une température allant jusqu’à environ 30.degree. C pendant plusieurs heures pour dissoudre le polypeptide plus rapidement sans aucune dégradation mesurable, tandis que ne doit pas être chauffé la solution contenant le solvant mixte d’acide formique et de chlorure de lithium ou de l’acide formique et le bromure de lithium. Le mélange de solvants doit contenir de 5% à 15% en poids de chlorure de lithium ou le bromure de lithium et de 85% à 95% en poids d’acide formique et peut être refroidi à environ 10.degree. C pour éviter une nouvelle dégradation du polypeptide. Il a été trouvé que, bien que certains polypeptides ne sont pas suffisamment solubles dans l’acide formique pour donner des solutions filables, l’addition de 5% à 15% en poids de chlorure de lithium ou le bromure de lithium augmente la solubilité de polypeptide suffisamment pour former des solutions filables. Pour les solutions polypeptide / de l’hexafluoroisopropanol, 0,5% à 25% en poids d’urée peut être ajoutée pour améliorer l’aptitude au traitement. On croit que l’urée est un additif efficace, car il contribue à briser les liaisons hydrogène qui maintiennent les chaînes peptidiques ensemble. La solution filable peut alors être filée en fibres en utilisant des éléments de procédés connus dans l’art. Ces processus comprennent, par exemple, filage humide, filage humide à jet sec et filage à sec. Dans un processus de filage humide, la solution de filage est extrudée directement dans un bain de coagulation. Le coagulant peut être ne importe quel fluide dans lequel l’hexafluoroisopropanol, ou un mélange d’acide formique et de chlorure de lithium ou le bromure de lithium et l’acide formique est soluble, mais dans lequel le polypeptide est insoluble. Des exemples de liquides coagulants appropriés comprennent l’eau, le methanol, l’éthanol, l’alcool isopropylique et l’acétone. Le methanol a été trouvé être le fluide coagulant préféré pour la plupart des solutions de filage polypeptide. Dans certains cas, les fibres résultantes peuvent ensuite être séchées et tirées à chaud pour améliorer leurs propriétés de traction. Si les fibres ne se prêtent pas à l’étirage à chaud, les fibres peuvent être alors étiré à froid encore humide de coagulation fluide. De préférence, les fibres sont séchées sous tension afin d’empêcher le retrait et d’obtenir des propriétés améliorées de résistance à la traction. Dans un procédé de filage au mouillé à jet sec, la solution de filage est atténué et étirée dans un fluide inerte, non coagulant, par exemple l’air, avant de entrer dans le bain de coagulation. Pour les solutions de filage liquide cristallin, cet étirage provoque un alignement des molécules qui sont ensuite congelés dans une disposition orientée dans le bain de coagulation. En conséquence, les fibres ont souvent de meilleures propriétés de traction sur les fibres filées par voie humide. Les liquides coagulants appropriés sont les mêmes que celles utilisées dans un procédé de filage par voie humide. Dans un procédé de filage à sec, la solution de filage est filée pas dans un bain de coagulation. Plutôt, les fibres sont formées par évaporation du solvant dans un gaz inerte qui peut être chauffé. méthodes d’essais des propriétés physiques telles que la ténacité, l’allongement et module initial ont été mesurées en utilisant des méthodes et des instruments qui se conformaient à la norme ASTM D 2101-82, sauf que la longueur de l’échantillon d’essai était un pouce. Les résultats rapportés sont les filaments individuels. Dans les exemples, les parties suivantes et les pourcentages sont en poids, sauf indication contraire. Exemple 1 Une solution à 7,5% d’un polypeptide ayant la séquence d’acides aminés, MASMTGLLG (SGLDFDNNALRIKLG) .sub.26 SGLL, avec un poids moléculaire calculé d’environ 42 000 et 2,2% d’urée dans le solvant, l’hexafluoroisopropanol, ci-après HFIP, a été préparée en ajoutant le solvant pour les ingrédients secs dans un paquet de polyethylene thermosoudé, mélangeant intimement la solution à la main-malaxage du paquet et permettant la mélange au repos pendant une nuit à température ambiante. La solution a montré une translucide, aspect opalescent et de limite d’élasticité rhéologique qui est caractéristique des solutions à cristaux liquides. Un échantillon de la solution a été placée entre les filtres polarisants croisés qui ont été mises de côté à 90 degrés dans le train optique d’un microscope optique. L’échantillon a été examinée dans le champ sombre résultant et se est avéré fortement biréfringent, montrant les zones qui se éclaircissaient et se obscurcissaient que l’échantillon a été tourné dans le plan de la platine du microscope. La solution a été caractérisé en tant que cristal liquide sur la base de sa rhéologie, l’apparence générale, et les propriétés optiques. La solution a ensuite été filtrée à travers un paquet inoxydable tamis en acier comprenant, dans l’ordre, de 50, 325 et 50 tamis à mailles avant le chargement dans une seringue pour la filature humide. La seringue a été bouché et on le centrifuge pour dégager les bulles d’air emprisonnées dans la solution. Une pompe à seringue a ensuite été utilisée pour forcer la solution de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de l’acétone à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer la solution à 0,0034 ml / min. Le filament qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans l’acétone a été laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient. Après au moins 10 minutes de coagulation dans de l’acétone, le filament a été retiré et on laisse sécher à l’air à température ambiante pour produire un 18 deniers (20 dtex) de fibres ayant une ténacité de 0,4 gpd (0,35 dN / tex), un allongement de 34%, et un module initial de 16 gpd (14 dN / tex). En variante, le filament par voie humide a été appelée 2.times.its longueur initiale telle qu’elle a été retirée de l’acétone. Mouiller à étirer le filament à 1.5.times.its longueur initiale suivie d’un séchage d’air produit une fibre 5 deniers (5,6 dtex) ayant une ténacité de 1,5 gpd (1,3 dN / tex), un allongement de 16% et un module initial de 45 gpd (40 dN / tex). Dans une expérience séparée, un filament séché a été attirée sur deux à 3.times.its longueur initiale en passant sur ​​un 200.degree. C. broche chaud pour produire une fibre 5 deniers (5,6 dtex) ayant une ténacité de 2,6 gpd (2,3 dN / tex), un allongement de 15% et un module initial de 44 gpd (39 dN / tex). EXEMPLE 2 A solution contenant 11,9% du polypeptide utilisé dans l’exemple 1, et 4,0% d’urée dans le solvant, HFIP, a été préparée en ajoutant le solvant pour le polypeptide sec dans un sachet de polyéthylène thermosoudé, en mélangeant soigneusement, et en laissant le mélange au repos pendant 5 jours avec intermittente, un mélange vigoureux supplémentaire. La solution avait une épaisseur, aspect opalescent et de limite d’élasticité rhéologie translucide qui est caractéristique des solutions à cristaux liquides. La solution a été caractérisé en tant que cristal liquide sur la base de sa rhéologie, l’apparence générale, et les propriétés optiques. La solution a été ensuite transférée dans une seringue munie d’un paquet de tamis en acier inoxydable comprenant, dans l’ordre, de 50, 325, 325, et 50 écrans maillage. La seringue a été bouché et on le centrifuge pour dégager des bulles d’air emprisonnées dans la solution. Une pompe à seringue a ensuite été utilisée pour forcer la solution à travers le paquet de filtres et de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,068 ml / min. La pompe à seringue, la seringue et la filière sont disposées de telle sorte que le flux de solution sortant de l’orifice de passer à travers un entrefer (1,27 cm) à 0,5 pouces et dans une casserole d’acétone à température ambiante. Les filaments ont été produits par la coagulation de la solution de filage dans l’acétone et ont été recueillies à un débit de 12 m. / Min. (3,66 m / min.) Par enroulement sur ​​des bobines sur un enroulement entraîné par moteur et on laisse sécher à l’air à température ambiante. Après séchage à l’air à température ambiante, le filament a été retirée des bobines et la fibre se est révélée être de 15,6 denier (17,3 dtex) avec une ténacité de 1,2 gpd (1,1 dN / tex), un allongement de 9%, et un module initial de 58 gpd (51 dN / tex). EXEMPLE 3 La solution de polypeptide utilisé dans l’exemple 2 a été centrifugé dans un processus de filage à sec. La pompe à seringue, la seringue et la filière sont disposées de telle sorte que le flux de solution sortant de l’orifice traversé un environ 18 pouces (45,7 cm) d’entrefer, dans lequel un courant d’air à température ambiante on évapore le HFIP. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,0068 ml / min. Le filament partiellement séché au bas de l’entrefer a été enroulé sur des bobines en cotte de mailles et on laisse sécher complètement à l’air à température ambiante. La fibre séchée était de 24 deniers (27 dtex) ayant une ténacité de 0,1 gpd (0,09 dN / tex), un allongement de 37% et un module initial de 1,5 gpd (1,3 dN / tex). EXEMPLE 4 Une solution de 19,5% d’une Polypeptide ayant la séquence d’acides aminés, MASMTG (LSVQTSAPLTVSDGK) .sub.14 LL avec un poids moléculaire calculé d’environ 21 500 dans le solvant, HFIP, a été préparée en ajoutant le solvant à sec du polypeptide dans un paquet de polyethylene thermosoudé, mélangeant soigneusement et en laissant le mélange au repos pendant 4 jours avec intermittente, un mélange vigoureux supplémentaire. La solution résultante avait un, aspect opalescent et de limite d’élasticité rhéologie translucide qui est caractéristique des solutions à cristaux liquides. Un échantillon de la solution a été placée entre les filtres polarisants croisés qui ont été mises de côté à 90 degrés dans le train optique d’un microscope optique. L’échantillon a été examinée dans le champ sombre résultant et jugée biréfringent, montrant les zones qui se éclaircissaient et se obscurcissaient que l’échantillon a été tourné dans le plan de la platine du microscope. La solution a été caractérisé en tant que cristal liquide sur la base de sa rhéologie, l’apparence générale, et les propriétés optiques. La solution a été ensuite transférée dans une seringue munie d’un paquet de tamis en acier inoxydable comprenant, dans l’ordre, de 50, 325, 325, et 50 écrans maillage. La seringue a été bouché et on le centrifuge pour dégager des bulles d’air emprisonnées dans la solution. Une pompe à seringue a ensuite été utilisée pour forcer la solution à travers le paquet de filtres et de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de methanol à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,0034 ml / min. Le filament opaque blanc qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans le methanol a laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient. Après au moins 1 heure de coagulation dans le méthanol, le filament a été retiré et on a laissé sécher à l’air à la température ambiante pour produire un 80 deniers (90 dtex) de fibres ayant une ténacité de 0,30 gpd (0,26 dN / tex), un allongement de 2% et un module initial de 15,5 gpd (13,7 dN / tex). En variante après 1 heure de coagulation dans le méthanol, le filament a été attirée sur 2.5.times.its longueur initiale tout en immergé dans du methanol et on a ensuite laissé sécher à l’air à température ambiante pour produire une fibre 44 deniers (50 dtex) ayant une ténacité de 0,4 gpd (0,35 dN / tex), un allongement de 2,5% et un module initial de 20 gpd (17,7 dN / tex). EXEMPLE 5 Une solution de 14,1% d’un polypeptide ayant la séquence d’acides aminés, ## STR1 ## avec un poids moléculaire apparent de 150.000 et un poids moléculaire calculé de 76 000 dans HFIP été préparée en ajoutant le solvant à sec du polypeptide dans un paquet plastique thermoscellé, en mélangeant soigneusement, et en laissant le mélange au repos pendant 14 jours supplémentaires avec intermittente, agitation vigoureuse. La solution était épais, mais fluide, opaque, et la lumière grisâtre-tan en couleur. La solution a été ensuite transféré dans une seringue munie d’un pack d’écran en acier inoxydable composée, dans l’ordre, de 50, 325, 325 et 50 mailles écrans. La seringue a été bouché et on le centrifuge pour dégager les bulles d’air emprisonnées dans la solution. Une pompe à seringue a ensuite été utilisée pour forcer la solution à travers le paquet de filtres et de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de methanol à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,0034 ml / min. Le filament qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans le methanol a laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient. Au bout de 30 à 180 minutes de la coagulation dans le méthanol, le filament a été retiré et on laisse sécher à l’air à température ambiante pour produire une fibre 96 deniers (106 dtex) ayant une ténacité de 0,5 gpd (0,44 dN / tex), un allongement de 2,1% et un module initial de 33,4 gpd (29,5 dN / tex). En variante, les propriétés des fibres ont été améliorés par étirage du filament encore humide à 3.times.its longueur initiale avant de sécher à l’air à température ambiante. L’étirage par voie humide produit une fibre 34 deniers (37 dtex) ayant une ténacité de 1,9 gpd (1,68 dN / tex), un allongement de 26% et un module initial de 55 gpd (48,6 dN / tex). EXEMPLE 6 Un 18,1% solution d’un polypeptide ayant la séquence d’acides aminés, ## STR2 ## avec un poids moléculaire apparent de 94 000 et un poids moléculaire calculé de 84 000 dans HFIP est préparée en ajoutant le solvant à sec du polypeptide dans un paquet plastique thermoscellé, en mélangeant à fond, et en laissant le mélange au repos pendant une nuit avec intermittente, agitation vigoureuse à température ambiante. La solution était épais, opaque et jaune verdâtre en couleur. La solution a été ensuite filtré à travers un pack inoxydable écran en acier composé, dans l’ordre, de 50, 325, et 50 écrans de mailles avant le chargement dans une seringue pour la filature humide. Pompe de seringue a été utilisée pour forcer la solution de la seringue à travers un 0,003 pouce (0,008 cm) pouces diameter.times.0.006 (0,015 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de methanol à la température ambiante. La pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,0034 ml / min. Le filament qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans le methanol a laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient. Après au moins 10 minutes de la coagulation, le filament a été transféré dans un moule de methanol et a été ensuite aspiré à 6.times.its longueur initiale. Les extrémités du filament étiré ont eu lieu fixe afin d’empêcher le retrait, tandis que le filament a été séché à l’air à température ambiante pour produire une fibre 5 deniers (5,6 dtex) ayant une ténacité de 3 gpd (2,6 dN / tex), un allongement de 11%, et un module initial de 73 gpd (64,5 dN / tex). EXEMPLE 7 Une solution de 18,1% d’un polypeptide ayant la séquence d’acides aminés, ## STR3 ## avec un poids moléculaire apparent de 97 000 et un poids moléculaire calculé de 89000 dans HFIP est préparée en ajoutant le solvant à sec du polypeptide dans un paquet plastique thermoscellé, en mélangeant soigneusement, et en laissant le mélange reposer pendant six jours avec intermittente, agitation vigoureuse à température ambiante. La solution était mince, fluide, légèrement nuageux, et de couleur jaune pâle. La solution a été ensuite filtré à travers un pack inoxydable écran en acier composé, dans l’ordre, de 50, 325, et 50 écrans de mailles avant le chargement dans une seringue pour filage humide. La seringue a été bouché et on le centrifuge pour dégager les bulles d’air emprisonnées dans la solution. Une pompe à seringue a ensuite été utilisée pour forcer la solution de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de methanol à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,034 ml / min. Le filament qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans le methanol a laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient. Après au moins 10 minutes de la coagulation dans le méthanol, le filament a été transféré dans un moule et de methanol était puis étiré à 4.times.its longueur initiale. Les extrémités du filament étiré ont eu lieu fixe afin d’empêcher le retrait, tandis que le filament a été séché à l’air à température ambiante pour produire une fibre 36 deniers (40 dtex) ayant une ténacité de 2 gpd (1,8 dN / tex), un allongement de 8%, et un module initial de 62 gpd (54,7 dN / tex). Alternativement, si extrémités du filament étiré ne ont pas été maintenues fixes et le filament a été autorisé à se rétrécir pendant le séchage de l’air à la température ambiante, un denier 48 (53 dtex ) fibre ayant une ténacité de 1,3 gpd (1,1 dN / tex), un allongement de 45% et un module initial de 57 gpd (50,3 dN / tex) a été produit. EXEMPLE 8 Une solution de 18,65% d’un polypeptide ayant l’acide aminé séquence, ## STR4 ## avec un poids moléculaire apparent de 110.000 et un poids moléculaire calculé. de 73000 dans HFIP est préparée en ajoutant le solvant à sec du polypeptide dans un paquet plastique thermoscellé, en mélangeant soigneusement, et en laissant le mélange au repos pendant une nuit avec intermittente, agitation vigoureuse à température ambiante. La solution était mince, à écoulement libre, translucide, et hors de couleur blanche. La solution a été ensuite filtré à travers un pack inoxydable écran en acier composé, dans l’ordre, de 50, 325, et 50 écrans de mailles avant le chargement dans une seringue pour filage humide. Pompe de seringue a été utilisée pour forcer la solution de la seringue à travers un orifice longueur diameter.times.0.010 0,005 pouce pouce dans une filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de methanol à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,034 ml / min. Le filament qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans le methanol a laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient. Après au moins 10 minutes de la coagulation dans le méthanol, le filament a été transféré dans un moule et de methanol était puis étiré à 4.times.its longueur initiale. Les extrémités du filament étiré ont eu lieu fixe afin d’empêcher le retrait tandis que le filament a été séché à l’air à température ambiante pour produire une fibre 29 deniers (32 dtex) ayant une ténacité de 1,8 gpd (1,6 dN / tex), un allongement de 19%, et un module initial de 65 gpd (57 dN / tex). Par ailleurs, si les extrémités du filament ne ont pas été fixés et le filament a été autorisé à se rétrécir pendant le séchage de l’air à la température ambiante, un 31 deniers (34 dtex) fibres ayant une ténacité de 1,7 gpd (1,5 dN / tex), un allongement de 40% et un module initial de 52 gpd (46 dN / tex) a été produit. Si le filament extrudé a été retiré du methanol et séché à la température ambiante de l’air sans dessin, une fibre 95 (105 dtex) deniers ayant une ténacité de 0,53 gpd (0,47 dN / tex), un allongement de 2,1% et un module initial de 31 gpd (27,4 dN / tex) a été produit. EXEMPLE 9 Un 18,3 % solution du polypeptide utilisé dans l’exemple 6 dans HFIP est préparée en ajoutant le solvant à sec du polypeptide dans un paquet plastique thermoscellé, en mélangeant soigneusement, et en laissant le mélange au repos pendant une nuit avec intermittente, agitation vigoureuse à température ambiante. La solution était épais, mais à écoulement libre, presque limpide, et vert jaunâtre. La solution a été ensuite filtré à travers un pack inoxydable écran en acier composé, dans l’ordre, de 50, 325, et 50 écrans de mailles avant le chargement dans une seringue pour la filature humide. Pompe de seringue a été utilisée pour forcer la solution de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable dans un bêcher de methanol à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,034 ml / min. La pompe à seringue, la seringue et la filière sont disposées de telle sorte que le flux de solution sortant de l’orifice de passer à travers un 0,25 pouce (0,64 cm) d’entrefer dans un moule de methanol à la température ambiante. Le filament qui se est formé par la coagulation de la solution dans le methanol a été recueilli par enroulement sur ​​des bobines sur un moto-enroulement. Divers degrés de tension ont été appliquées au filament pendant le filage en faisant varier le taux de collecte 8-14 FPM (2.4 à 4.3 m / min). Le filament a donc été attirée sur 1.6.times. sa longueur d’origine pendant le filage, sur la base d’une vitesse nominale de 8,8 pieds par minute (2,4 m / min) pour la solution sortant par l’orifice de 0,005 pouce (0,013 cm). Bien que le filament est resté dans le méthanol bain coagulant pour moins de 30 secondes, il a été maintenu humide en trempant les bobines sur la liquidation avec du méthanol à partir d’une bouteille de lavage. Après le filament a été trempé pendant la nuit dans du méthanol frais, ils ont été recueillis à une taux de 8 pieds par minute (2,4 m / min) sur une bobine, enlevé, et dessinés à 2.times.its longueur d’origine encore humide avec du méthanol. Séchage à l’air ultérieur produit une fibre de 6,3 deniers (6,9 dtex) ayant une ténacité de 1,2 gpd (1,1 dN / tex), un allongement de 17% et un module initial de 33 gpd (29 dN / tex). EXEMPLE 10 A 28,1% solution du polypeptide utilisé dans l’exemple 5 dans un mélange solvant d’acide formique à 90% et 10% de chlorure de lithium a été préparé en ajoutant le mélange de solvants pour le polypeptide sec dans un sachet plastique thermoscellé, en mélangeant soigneusement, et en laissant le mélange au repos pendant une nuit à température ambiante. La solution était épais, mais fluide, clair et de couleur ambre. La solution a été ensuite filtré à travers un pack inoxydable écran en acier composé, dans l’ordre, de 50, 325, et 50 écrans de mailles avant le chargement dans une seringue pour humide filage. Pompe de seringue a été utilisée pour forcer la solution de la seringue à travers un 0,005 pouce (0,013 cm) pouces diameter.times.0.010 (0,025 cm) de longueur dans un orifice de filière en acier inoxydable et directement dans un récipient de methanol à la température ambiante. La vitesse de la pompe de seringue a été réglée pour délivrer une solution à 0,0034 ml / min. Le filament qui se est formé en tant que la solution est extrudée dans le methanol a laissé tomber librement et à se enrouler sur lui-même au fond du récipient.

    Là, un second brevet ( http://patents.com/us-6110590.html ): Synthetically spun silk nanofibers and a process for making the same

    Abstract
    A silk nanofiber composite network produced by forming a solution of silk fiber and hexafluroisopropanol, wherein the step of forming is devoid of any acid treatment, where the silk solution has a concentration of about 0.2 to about 1.5 weight percent silk in hexafluroisopropanol, and where the silk is selected from Bombyx mori silk and Nephila clavipes silk; and electrospinning the solution, thereby forming a non-woven network of nanofibers having a diameter in the range from about 2 to about 2000 nanometers.

    Description

    TECHNICAL FIELD

    The present invention is directed toward silk nanofibers. Specifically, the silk nanofibers are those obtained from Bombyx mori, Nephila clavipes or their synthetic equivalents. The nanofibers of the present invention are synthetically produced by electrospinning techniques. Accordingly, the present invention also provides a novel technique for obtaining silk nanofibers.

    BACKGROUND OF THE INVENTION

    Silk has been used as a textile material for over 4000 years. Due to its high (tensile) strength, luster, and ability to bind chemical dyes, silk remains the premier textile material in the world today.

    Naturally occurring silk is produced by insects and spiders. Most commercially produced silk is harvested from cocoons of Bombyx larva, or silkworms (B. mori ). Unlike the silkworm, which produces silk only for use in building its cocoon, spiders produce a variety of different silks throughout their adult life. Although all spiders produce silk, the specialized use of silk is most developed in the orb-weaving spiders. The golden orb weaver spider, Nephila clavipes (N. clavipes), is one of the most carefully studied orb-weavers with respect to the production and properties of their silk. The orb-web weaving spiders produce a broad range of high-performance structural fibers with mechanical properties that are superbly matched to their function. These spiders produce seven different silks in various glands that are stored in the liquid state, and each is used to make silk for a specific purpose.

    In particular, the Golden Orb Weaver spider constructs its dragline and its web frame threads using silk from the major ampullate gland. This so-called dragline silk has an unusual combination of high mechanical strength and elasticity because it must provide support for the web as well as allow significant web deformation without breaking when the spider’s prey are caught. The strength and elasticity of the silk are also exhibited in its use as a dragline, which supports the spider’s weight on a single thread and resists breaking when the spider falls. This desirable combination of strength and elasticity, as well as its other extraordinary mechanical properties, makes dragline silk a potentially useful commercial material.

    Silk fiber in general exhibits mechanical properties similar or superior to other fibers. A few synthetic polymers such as Kevlar.RTM. have a slightly higher strength than Nephila clavipes dragline, but their toughness is significantly lower. The mechanical properties of dragline silk fibers are in general superior to those of B. mori silk fibers. The excellent mechanical properties of dragline silk indicate that it may be desirable to use in fiber-reinforced composite materials. Dragline silk fibers are stronger per unit weight than high-tensile steel and have tensile strength approaching that of aramid fibers. Dragline silk is exceptionally tough and can stretch to about one hundred and thirty percent, and absorb a tremendous amount of energy before failure.

    Instead, the prior art teaches that polypeptides such as naturally occurring silkworm cocoon silk fiber can be dissolved under specific conditions followed by fiber spinning using any of several well-known methods. For example, U.S. Pat. No. 5,171,505 teaches the dissolution of natural or synthetic polypeptides in hexafluoropropanol or a formic acid/lithium halide mixture, followed by conventional wet, dry, or dry-jet wet spinning. Lock U.S. Pat. No. 5,252,285 teaches a method to spin fibers from cocoon silk. Noting that cocoon silk in its native fiber form is insoluble in hexafluoropropanol, Lock ‘285 teaches a pretreatment of dissolving cocoon silk in an aqueous salt solution, followed by dialysis to remove the salt and drying to remove the water; Lock ‘285 teaches that after this pretreatment, the cocoon silk is dissolved in hexafluoropropanol followed by fiber spinning by conventional wet, dry, or dry-jet wet spinning. Also, U.S. Pat. No. 5,252,277 teaches a method to spin polypeptides fibers from a solution of polypeptide in a liquified phenol and lithium thiocyanate.

    A particular type of fiber reinforced composite material is the so-called nano composites. To be utilized as reinforcement in nanocomposites, fibers should be in the range of about 1 nm to about 1000 nm. Conventional techniques used to spin fibers from solution such as wet spinning, dry-jet wet spinning, and dry spinning produce fibers in the range of 10 to 100 microns. It is difficult to make nanometer-range diameter fibers using conventional spinning processes. In contrast, electrospinning is well suited to producing fibers with nanometer-range diameters. The diameter of electrospun fibers is typically one to two orders of magnitude smaller than the diameter of conventionally spun fibers. The use of electrospinning is well known in the art.

    Another useful application for fibers in the nanometer size range is in materials characterization rising transmission electron microscopy (TEM) and electron diffraction (ED). Characterization of several physical properties of a material including but not limited to surface features and sample geometry (by Transmission electron microscopy) and crystalline content (by Electron diffraction) are facilitated using fibers in the size range of about 1 nm to about 5,000 nm.

    Although the prior art teaches methods to produce fibers from polypeptides or silkworm silk, the prior art does not teach a method to spin nanofibers from spider dragline silk. Because dragline silk nanofibers are desirable as a reinforcement in nanocomposite materials as well as in other applications. A need exists, for a method to produce such fibers.

    SUMMARY OF INVENTION

    It is therefore, an object of the present invention to provide a silk nanofiber.

    It is yet another object of the present invention to provide a method for producing a silk nanofiber.

    It is still another object of the present invention to provide a silk nanofiber composite.

    It is yet another object of the present invention to provide a method for producing a silk nanofiber composite.

    It is another object of the present invention to provide a silk solution capable of being electrospun to form useful silk nanofibers and silk nanofiber composites.

    At least one or more of the foregoing objects, together with the advantages thereof over the known art relating to silk fibers, which shall become apparent from the specification that follows, are accomplished by the invention as hereinafter described and claimed.

    The present invention also includes a silk nanofiber produced by electrospinning a solution containing dissolved silk fibers.

    In general the present invention provides a silk nanofiber composite network produced by forming a solution of silk fiber and hexafluroisopropanol, wherein the step of forming is devoid of any acid treatment, where the silk solution has a concentration of about 0.2 to about 1.5 weight percent silk in hexafluroisopropanol, and where the silk is selected from Bombyx mori silk and Nephila clavipes silk, and electrospinning the solution, thereby forming a non-woven network of nanofibers having a diameter in the range from about 2 to about 500 nanometers.

    The present invention further includes a process for spinning polypeptide silk fibers comprising the steps of forming a solution comprising a polypeptide silk in hexafluroisopropanol, and electrospinning the solution, and thereby forming a silk fiber having a diameter having less than about 1 micrometer.

    The present invention also includes a synthetically spun silk fiber comprising a silk fiber having a diameter in the range from about 8 to about 1,000 nanometers.

    BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

    FIG. 1 depicts a preferred arrangement for electrospinning the silk fibers of the present invention; the figure showing various streams or jets of fiber resulting from the splaying phenomenon that can occur during electrospinning.

    FIG. 2 depicts a non-woven silk fiber network produced by electrospinning a Bombyx mori silk solution according to the present invention as observed through a scanning electron microscope at 5 kV.

    FIG. 3 depicts Bombyx mori silk fibers produced by electrospinning according to the present invention as observed through a scanning electron microscope at 5 kV.

    FIG. 4 depicts a non-woven silk fiber network produced by electrospinning Nephila clavipes silk according to the present invention as observed through a scanning electron microscope at 5 kV.

    FIG. 5 depicts a mechanically drawn Nephila clavipes fiber produced from a solution of silk in calcium nitrate and methanol as observed through an optical microscope.

    FIG. 6 depicts a Nephila clavipes electrospun fiber as produced from a solution of silk in calcium nitrate and methanol as observed through an optical microscope.

    PREFERRED EMBODIMENT FOR CARRYING OUT THE INVENTION

    The present invention is directed toward synthetically spun silk nanofibers. Silk nanofilbers refere to those silk fibers that have been spun. In other words, these silk fibers are solid phase materials, and should be distinguished from liquid phase or gel state silk. The term synthetically spun refers to those fibers that are produced or spun by means, apparatus, or techniques other than by an animal, i.e., naturally spun fibers. An example of a naturally spun fiber is that produced by a spider.

    As the skilled artisan will appreciate, a solid phase fiber is produced by drawing a viscous liquid or gel through a fine orifice. This liquid phase or gel can include native silk, which is an aqueous solution of silk polymer as found within the glands of animals. The liquid or gel can also include regenerated solutions of silk, which are obtained by dissolving naturally spun fibers within a solvent. Additionally, the liquid or gel can include genetically engineered silk-like solutions. An example of a genetically engineered silk-like solution is that disclosed by Prince et al., D. Biochemistry, Vol. 34 (1995), pp. 10879-10885 or Lewis et al. in Protein Expression Purification, Vol. 7 (1996), pp. 400-406.

    It should be understood that the term silk, in general, refers to those numerous polypeptide high molecular weight polymers that are produced by a large variety of organisms. The term, of course, will also refer to those silk-like polymers that have been genetically engineered. Particularly useful silks include those produced by organisms within the phylum Arthropoda. Preferred Arthropoda include those species that fall within the classes Insecta and Arachnida, even more preferred are the species Bombyx mori and Nephila clavipes. Most preferred are the Nephila clavipes fibers obtained from the major ampullate gland, and the domestic Bombyx mori.

    The nanofibers of the present invention have an average diameter of less than about 2,000 nanometers. Preferably, the average diameter of the fibers is from about 2 to about 2,000 nanometers, preferably from about 5 to about 1,000 nanometers, more preferably from about 8 to about 500 nanometers, and even more preferably from about 20 to about 200 nanometers, still more preferably from about 30 to about 120 nanometers, and most preferably from about 40 to about 80 nanometers. The skilled artisan will appreciate that the use of the term average diameter accounts for the fact that one single fiber strand may have a varying diameter across its length, and that the production of numerous fibers can produce fibers of different diameter.

    In an especially preferred embodiment, nanofibers deriving from Nephila clavipes silk has an average diameter from about 5 to about 220 nanometers, with the majority of the fibers having an average diameter from about 90 to about 110 nanometers. In another preferred embodiment, where Bombyx mori silk is employed, the fibers have an average diameter from about 5 to about 120 nanometers, with the majority of the fibers having an average diameter from about 15 to about 30 nanometers. The skilled artisan will recognize that the average diameter of any fiber produced according to the present invention can be manipulated by altering or controlling the processing techniques that will be described hereinafter.

    As for the geometry of the fiber, it is preferred that the fiber have a circular cross-section. Preferably, the surface of the fiber is smooth, which generally means that the surface irregularities on the surface of the fiber are less than 5 nanometers in depth, preferably less than 3 nanometers in depth, and even more preferably less than 1 nanometer in depth. Other useful geometries include ribbon-like structures and beaded structures. Also, although one embodiment of the present invention is directed toward single strands of nanofibers, other preferred embodiments include three dimensional networks of nanofibers, which may also be referred to as nanofiber composites. These three dimensional structures or networks are preferably non-woven sheets of a single fiber or multiple fibers. The fiber or fibers within the three dimensional networks of the present invention can have a similar geometry, or can have various geometries. A three dimensional network of nanofibers having various geometries is exemplified in FIG. 2.

    The length of the fibers of the present invention is not critical, inasmuch as the fibers could be kilometers in length, or can be produced in the millimeter range. The skilled artisan will appreciate that fibers having a length in the millimeter range can be so sized by physically cutting the fibers.

    According to the methods of the present invention, the silk nanofibers of the present invention are produced by electrospinning. As the skilled artisan will appreciate, the process of electrospinning creates a fine stream or jet of polymeric liquid that upon proper evaporation of a solvent will yield a nanofiber. The fine stream of liquid is produced by pulling a small amount of fiber solution through space by using electrical forces. The process of electrospinning has been described in « Electrospinning Process and Applications of Electrospun Fibers » by Doshi and Reneker, Journal of Electrostatics, Vol. 35 (1995), pp. 151-160, « Nanometer Diameter Fibres of Polymer, Produced by Electrospinning » by Reneker and Chun, Nanotechnology, Vol. 7 (1996), pp. 216-223, and « DNA Fibers by Electrospinning » by Fang and Reneker, Journal of Macromolecular Science and Physics, Vol. B36(2) (1997), pp. 169-173, which are hereby expressly incorporated by reference.

    In general, the apparatus or setup needed to carry out the electrospinning of the present invention–and thereby produce the nanofibers of the present invention–includes a delivery point, which may include a delivery means, an electric field, and a capture point, which may include a capture or collection means.

    The delivery point is simply a place where at least one droplet of silk solution can be introduced or exposed to an electric field. This delivery point can be oriented anywhere in space adjacent to the electric field; for example, the delivery point can be above the electric field, below the electric field, or horizontally adjacent to the electric field. The capture point is simply a place where the stream or jet of polymeric liquid can be collected. It is preferred that the delivery point and capture point be conductive so as to be useful in creating the electric field. But, it should be understood that the invention is not limited to this type of configuration or setup inasmuch as the delivery point and capture point can be non-conductive points that are simply placed within or adjacent to an electric field.

    As for the electric field, the skilled artisan should appreciate that the electric field should be strong enough to overcome gravitational forces on the silk solution, overcome surface tension forces of the silk solution, provide enough force to form a stream or jet of solution in space, and accelerate that stream or jet across the electric field. As the skilled artisan will recognize, surface tension is a function of many variables. These variables include the type of polymer, the solution concentration, and the temperature.

    Respecting the concentration of the silk solution, the concentration should be high enough so that randomly coiled polymeric molecules within the solution can come together and form an oriented array of molecules or a protofilament. At the upper extreme, the concentration should be lower than the saturation point of the silk. With this instruction, as well as the other teachings within this written description, the skilled artisan will be able to produce useful solutions that can be used to electrospin the nanofibers of the present invention. It should also be understood that it may be useful to electrospin within a vacuum environment because greater electrical forces can be used within the vacuum. These greater electrical forces may be needed to overcome greater forces associated with more concentrated solutions.

    In a preferred embodiment, the electrospinning apparatus is configured so that the stream of fiber solution is pulled horizontally through space. This horizontal configuration is represented in FIG. 1, which includes delivery means 10, which is a syringe, collecting means 11, power supply 12 for generating an electric field, grids 13 for use with a transmission electron microscope, and wand 14, which is a mobile collecting means for gathering fibers. As noted above, the technique employed in electrospinning the silk fibers of the present invention need not employ a delivery means that horizontally delivers fluid to the electric field. It has, however, been found to be particularly useful to employ this configuration because the horizontal delivery configuration can be used in conjunction with a pumping means that allows the solution to be pumped to the tip of the delivery means at a constant volume rate so that skins that are sometimes found on the surface of the solution are continuously broken as the solution is delivered to the electric field. It should be appreciated that the dripping of the solution from the delivery means should be avoided. To do so, the pressure at the orifice of the delivery means should be less than that associated with the surface tension of the solution. The skilled artisan will appreciate that there are other ways by which one could control the delivery of the silk solution of the electric field. Other techniques include manipulating the size of the orifice of the delivery means, or manipulating the air pressure above the solution within the delivery means.

    Accordingly, the fiber solution is introduced to the electrified field via a delivery device or means for delivering the fiber solution to the electrified field. These devices or means should include an orifice that is capable of delivering a controlled amount of fiber to the field. The preferred orifice should have a diameter from about 0.5 to about 1.0 mm. As noted above, it is preferred that the fiber solution be delivered to the electrified field horizontally so that gravitational forces do not introduce an excess amount of liquid into the electrified field. In one example, fiber solution is delivered to an electrified field via a horizontally mounted syringe. In another example, a pipet containing a conductive portion, such as a wire, can be used. The skilled artisan will be able to readily select other devices or means that can deliver a controlled amount of fiber solution to the electrified field. As noted above, a delivery means is not necessary for carrying out the electrospinning process of the present invention inasmuch as silk fibers can be spun from a simple droplet of silk solution. Also, electrospinning can be carried out from a beaker of solution, from a watch glass of solution, or even from one’s hand.

    Preferably, the stream of fiber solution is delivered to a collecting or capturing device, or means for capturing the stream of fiber solution. Non-limiting examples of a capturing device or means for capturing include a wire mesh, a polymeric mesh, or a water bath. The skilled artisan will be able to readily select other devices or means that can be employed to capture the fiber solution as it travels through the electric field. Typically, the collecting or capturing device is conductive, but need not be conductive inasmuch as a non-conductive capturing device can be employed in conjunction with a conductive material such as a foil.

    As the skilled artisan will recognize, the electrified field necessary to create a stream of fiber solution through space can be achieved by charging the delivery means or the capture means. Where the delivery means is charged, the capture means will be grounded; and where the capture means is charged, the delivery means will be grounded.

    In one embodiment, a solution of from about 0.2 to about 1.3 weight percent of Nephila clavipes within hexafluroisopropanol, at room temperature and pressure, typically requires an electric field of about 24 to about 30 kV, and the distance between the delivery means and the capture means is from about 10 to about 15 centimeters cm. In another embodiment, a solution of from about 0.6 to about 0.8 weight percent of Bombyx mori within hexafluroisopropanol, at room temperature and pressure, typically requires an electric field of from about 24 to about 30 kV, and a distance between the delivery means and the capture means of about 10 to about 15 cm. The spinning rate is controlled by adjusting both the flow of the fiber solution and the electric field.

    Because the process of electrospinning creates a fine stream of polymeric solution, the fibers being electrospun must be placed into solution. By placed into solution, it should be understood that the silk fibers are not digested. In other words, the solvent employed should not deleteriously impact the chemical makeup of the fiber. It is believed that solvents that do not digest the polymeric structure of the fiber and yet form liquid solutions of the polymer do so by impacting the crystalline structure of the polymer or fiber. In other words, the distinction between dissolving a polymer fiber and digesting the fiber is that when a polymer is dissolved

    it only undergoes a phase transition from solid to liquid. The backbone remains intact and there is no significant change in the molecular weight.

    In addition to placing the fibers into solution, a solvent be selected that will not deleteriously impact the electrospinning process. Namely, the solvent selected should sufficiently evaporate from the fiber without leaving a residue that will deleteriously impact the physical properties of the resulting fiber. It has surprisingly been found that hexafluroisopropanol will sufficiently dissolve both B. mori and Nephila clavipes fibers, will not interfere with the electrospinning process, and allow for the formation of silk fibers of unexpectedly high quality. Advantageously, Nephila clavipes fibers are readily dissolved in hexafluroisopropanol without any pretreatment from a chemical such as lithium bromide or other salt or acid. Bombyx mori fibers are likewise dissolved over a longer period of time. Accordingly, in preparing a spinnable solution of Nephila clavipes fiber according to the present invention, useful solvents include hexafluroisopropanol, such as 1,1,1,3,3,3-hexafluroisopropanol, and hexafluro-2-propanol. Hexafluroisopropanol is readily available from a number of vendors including Aldrich Chemical.

    It has been specifically found that the B. mori fibers are dissolved in hexafluroisopropanol over an extended period of time, such as five months, while Nephila clavipes fibers have been found to be immediately soluble in hexafluroisopropanol. By immediately soluble, it is meant that the fiber will enter the liquid state or go into solution within twenty minutes. The duration of time in which the B. mori fibers are dissolved within hexafluroisopropanol can be shortened with mechanical manipulation of the fibers, including physically shortening the fibers by cutting or chopping.

    Respecting the silk solution, where natural silk fibers obtained from the major ampullate of the Nephila clavipes is employed, a preferred solution is prepared that contains from about 0.2 to about 1.5 percent by weight of silk in hexafluroisopropanol. More preferably, the solution will contain from about 0.5 to about 1.3 percent by weight of silk in hexafluroisopropanol, and even more preferably from about 0.8 to about 1.2 percent by weight of silk in hexafluroisopropanol. As noted above, the major ampullate Nephila clavipes fiber readily dissolves in hexafluroisopropanol at room temperature.

    In another embodiment, where natural silk fibers obtained from Bombyx mori are employed, a preferred solution contains from about 0.5 to about 1.2 percent by weight of silk in hexafluroisopropanol. More preferably, the solution will contain from about 0.6 to about 1.0 percent by weight of silk and hexafluroisopropanol, and even more preferably from about 0.7 to about 0.8 percent by weight of silk in hexafluroisopropanol.

    Once the nanofibers of the present invention have been electrospun and collected, it has been found to be particularly useful for the fibers to be annealed. For Nephila clavipes fibers, annealing is preferably accomplished at a temperature of about 50.degree. C. to about 280.degree. C., and more preferably at a temperature of about 210.degree. C. to about 225.degree. C. For Bombyx mori fibers, annealing is preferably accomplished at a temperature of about 150.degree. C. to about 300.degree. C., and more preferably at a temperature of about 205.degree. C. to about 245.degree. C. When annealing is conducted at the above preferred temperature ranges, useful crystalline diffraction patterns can advantageously be achieved. The annealing process should be conducted for a period of about 0.5 to about 1.0 hours.

    The silk nanofibers of the present invention have been found to be particularly advantageous because of the relatively small fiber diameter that can be achieved. In fact, the diameter of the electrospun Nephila clavipes fibers are at least one order of magnitude smaller than the naturally spun fibers, and the electrospun Bombyx mori fibers are at least three orders of magnitude smaller than the naturally spun fibers. Because of this diameter, the silk fibers can be used to form nano composites, including novel filtration devices, and can be used in biomechanical applications where nanofibers are required. Another advantage of producing fibers having a diameter of less than about 1 micrometer is the ability to analyze the fiber for many of its physical and chemical characteristics.

    In order to demonstrate the practice of the present invention, the following examples have been prepared and tested as described in the General Experimentation Section disclosed hereinbelow. The examples should not, however, be viewed as limiting the scope of the invention. The claims will serve to define the invention.

    GENERAL EXPERIMENTATION

    Examples 1-7 hereinbelow demonstrate the practice of the present invention. Examples 8-12 are provided as comparative examples to demonstrate the superiority of the present invention.

    EXAMPLE 1

    Preparation of Dragline Silk Solution

    Samples of Nephila clavipes dragline silk were place in sterile glass bottles and hexafluroisopropanol was added to a final concentration of about 0.23 to about 1.2 weight percent of silk. The bottle was sealed shut to prevent solvent evaporation. Rapid dissolution was observed within 20 minutes at room temperature. The solution was used immediately for electrospinning, and also remained stable as it was used for spinning successfully a few months later. The electrospinning of the solution is explained below.

    EXAMPLE 2

    Preparation of B. mori Silk Solution

    Degummed cocoon silk from B. mori was cut into lengths of a few millimeters and placed in a sterile glass bottle. Hexafluroisopropanol was added to a final concentration of 0.74 weight percent of silk. No visible dissolution was observed at room temperature. The bottle was sealed shut and set aside. The B. mori fibers eventually dissolved after a period of up to about five months at room temperature. The solution was used for electrospinning as described below.

    EXAMPLE 3

    Electrospinning of Silk Solutions

    The silk solutions from Examples 1 and 2 were individually placed in a Hamilton 25 microliter syringe driven by a compact infusion pump (Model No. 975, Harvard Apparatus Co. Inc, Denver, Mass.). A metal receiving mesh was placed at a distance of about 15 cm from and perpendicular to the syringe tip. A 30 kV charge was supplied to the receiving mesh by a high voltage power supply, while the tip of the syringe was grounded. The spinning process was carried out at room temperature, and the spinning rate was cont

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