據美國《每日科學》網站1月9日報道,人工制造出蜘蛛絲一直是很多科學家的夢想。現在,瑞典科學家設計出一種模擬蜘蛛吐絲過程的仿生學吐絲裝置,并利用它制造出與蜘蛛絲相似的千米長人造蛛絲纖維。相關研究發表在最新一期《自然·化學生物學》雜志上。
自然界的蜘蛛絲是一種極具吸引力的物質,它體輕質堅,能生物降解。此外,研究顯示,蜘蛛絲是一種天然的超級透鏡,可有效幫助常規光學顯微鏡突破“視力”極限,在軍事、建筑等領域有廣闊應用前景。但天然蜘蛛絲產量很低,且蜘蛛有同類相食的特性,無法像家蠶一樣高密度養殖。如此一來,模仿蜘蛛吐絲過程可能是制造出高仿真人造蛛絲的最好方式。但由于很難從細菌和其他生產系統獲取水溶性蜘蛛絲蛋白,迄今科學家仍無法做到這一點。
蜘蛛絲由蛋白制成,這些蛋白作為一種水溶液被存儲在絲腺內,然后通過蜘蛛吐絲過程成為一種纖維。來自瑞典農業科學大學和卡羅林斯卡學院的研究人員此前已經證明,蜘蛛絲腺的pH值過渡明顯,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設計出了一種人造蜘蛛絲蛋白,其能在細菌內大量制造,因此有望用于工業生產。研究負責人安娜·瑞星說:“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。”為了模擬蜘蛛絲腺,安娜團隊建造了一種簡單但非常高效的仿生學吐絲裝置,只需降低pH值,其就能吐出千米長的仿蜘蛛絲纖維。
安娜·瑞星說:“這是首個成功的仿生學蜘蛛吐絲例子。未來,科學家們或許可以借助這一過程,實現人造蜘蛛絲的工業生產,得到的蛛絲纖維可廣泛用于生物材料、紡織等領域。”
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