仿生裝置首次“吐出”千米人造蛛絲
2022-10-22 12:53:19 來源:
(原標(biāo)題:仿生裝置首次“吐出”千米人造蛛絲)
科技日報(bào)北京1月10日電(記者劉霞)據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站1月9日報(bào)道,人工制造出蜘蛛絲一直是很多科學(xué)家的夢想。現(xiàn)在,瑞典科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種模擬蜘蛛吐絲過程的仿生學(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,無法像家蠶一樣高密度養(yǎng)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(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),然后通過蜘蛛吐絲過程成為一種纖維。來自瑞典農(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:“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(tuán)隊(duì)建造了一種簡單但非常高效的仿生學(xué)吐絲裝置,只需降低pH值,其就能吐出千米長的仿蜘蛛絲纖維。
安娜·瑞星說:“這是首個(gè)成功的仿生學(xué)蜘蛛吐絲例子。未來,科學(xué)家們或許可以借助這一過程,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。”
總編輯圈點(diǎn)
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。在有趣的小問題上多用點(diǎn)心思,說不定就借此邁過了自然界的一個(gè)大坎兒呢。
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