仿生裝置首次“吐出”千米人造蛛絲

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發(fā)表于 2017-1-11 14:20:24 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站1月9日?qǐng)?bào)道，人工制造出蜘蛛絲一直是很多科學(xué)家的夢(mèng)想?，F(xiàn)在，瑞典科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種模擬蜘蛛吐絲過(guò)程的仿生學(xué)吐絲裝置，并利用它制造出與蜘蛛絲相似的千米長(zhǎng)人造蛛絲纖維。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《自然·化學(xué)生物學(xué)》雜志上。

自然界的蜘蛛絲是一種極具吸引力的物質(zhì)，它體輕質(zhì)堅(jiān)，能生物降解。此外，研究顯示，蜘蛛絲是一種天然的超級(jí)透鏡，可有效幫助常規(guī)光學(xué)顯微鏡突破“視力”極限，在軍事、建筑等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。但天然蜘蛛絲產(chǎn)量很低，且蜘蛛有同類相食的特性，無(wú)法像家蠶一樣高密度養(yǎng)殖。如此一來(lái)，模仿蜘蛛吐絲過(guò)程可能是制造出高仿真人造蛛絲的最好方式。但由于很難從細(xì)菌和其他生產(chǎn)系統(tǒng)獲取水溶性蜘蛛絲蛋白，迄今科學(xué)家仍無(wú)法做到這一點(diǎn)。

蜘蛛絲由蛋白制成，這些蛋白作為一種水溶液被存儲(chǔ)在絲腺內(nèi)，然后通過(guò)蜘蛛吐絲過(guò)程成為一種纖維。來(lái)自瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)和卡羅林斯卡學(xué)院的研究人員此前已經(jīng)證明，蜘蛛絲腺的pH值過(guò)渡明顯，這一井然有序的pH梯度影響了蜘蛛絲蛋白的特定部分，且確保纖維在蜘蛛的絲生成器官特定部位快速形成。

研究人員借助這一知識(shí)設(shè)計(jì)出了一種人造蜘蛛絲蛋白，其能在細(xì)菌內(nèi)大量制造，因此有望用于工業(yè)生產(chǎn)。研究負(fù)責(zé)人安娜·瑞星說(shuō)：“使我們驚奇的是，這種人造蛋白與天然蜘蛛絲蛋白擁有同樣的水溶性?！睘榱四M蜘蛛絲腺，安娜團(tuán)隊(duì)建造了一種簡(jiǎn)單但非常高效的仿生學(xué)吐絲裝置，只需降低pH值，其就能吐出千米長(zhǎng)的仿蜘蛛絲纖維。

安娜·瑞星說(shuō)：“這是首個(gè)成功的仿生學(xué)蜘蛛吐絲例子。未來(lái)，科學(xué)家們或許可以借助這一過(guò)程，實(shí)現(xiàn)人造蜘蛛絲的工業(yè)生產(chǎn)，得到的蛛絲纖維可廣泛用于生物材料、紡織等領(lǐng)域。”

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蜘蛛絲是人們垂涎上百年的特種材料，如果我們能廉價(jià)仿造，手腕粗的鋼纜將被小指頭粗細(xì)的蛋白質(zhì)繩索取代，防彈服會(huì)像襯衣一樣輕。但在瑞典科學(xué)家研究透徹蜘蛛腺體之前，人類笨得造不出來(lái)與蛛網(wǎng)相媲美的纖維。非得至精至微，才能至大至深。在有趣的小問(wèn)題上多用點(diǎn)心思，說(shuō)不定就借此邁過(guò)了自然界的一個(gè)大坎兒呢。