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纺织科技

你听过人造蜘蛛蛋白丝吗?

发布人:万豪娱乐 来源:万豪国际娱乐平台

    

  现实里没有蜘蛛侠,想拥有如天然蜘蛛捕丝般韧性高又亲水的物料,还得靠科学家的巧手。城市大学(城大)科研人员领导的研究团队,巧妙性地将商业用的蚕丝蛋白和重组蜘蛛丝蛋白相结合,模拟天然蜘蛛捕丝的结构性能特征,开发出一款全丝蛋白基、绿色、可持续的人造蛋白丝,表现出优异的水分收集性能。

  天然的蜘蛛捕丝具有独特的结点结构(node structure),丝上会周期性地出现纺锤状的结节(periodic spindle knots),加上捕丝本身具有亲水等物理化学性质,因此能有效地定向收集大气中的水分,使在蜘蛛网上凝结成的水珠,向网的中心点汇聚。同时,天然蜘蛛捕丝韧性很高,而且在被拉长后一旦遇上湿气就会收缩,恢复到初始的长度,所以因缠住猎物而变了形的蜘蛛网,遇水便可以自行恢复原状。“这些特性引起了科学界的兴趣,但由于从蜘蛛身上收集捕丝费时失事,所以科学家用不同的方法制作出有相似特性的人造丝和新型材料,应用于缝合伤口用的缝线等方面。”胡教授介绍说。

  胡教授是专门主修纺织材料,对蜘蛛丝的生物模仿亦已经钻研多年。现时的人造丝多采用尼龙作为基底材料,表面再外加不同物料的涂层。但胡教授指出,蚕丝在吸湿性能和热稳定性都比尼龙优胜,更可生物降解,因此他们团队选用了蚕丝作为原材料,制作人造丝。

  通过基因重组的方式,制备出重组蜘蛛丝蛋白。天然的蜘蛛丝结节是由亲水、粘性的糖蛋白组成,具有三种丰富的氨基酸(分别是丝氨酸(serine)、甘氨酸(glycine)和缬氨酸(valine));而重组蜘蛛丝蛋白正正同样大量含有上述这三种氨基酸,跟亲水的天然蜘蛛丝糖蛋白相似,因而能够提升材料的亲水性。

  现有的人造蜘蛛捕丝主要是采用合成高,典型的制备方法是利用尼龙作为基底材料,然后使用聚二甲基硅烷,聚甲基丙烯酸甲酯,聚偏氟乙烯等作为结点。相比于这类人造蜘蛛捕丝,本文提出的全丝蛋白基人造丝具有更好的生物可降解性和相容性,纤维的直径更小,质量更轻。对比现有报道的最强集水性能的尼龙基人造蜘蛛捕丝,全丝蛋白基人造丝在最大可收集的水体积方面虽然只有其三分之一,但却比它轻了约252倍,而且在收集效率方面提高了近100倍(体积质量比)。

  尽管基因重组蛋白比较昂贵,但是在这项研究中用量少,结合成熟的浸渍工艺以及商业化的蚕丝,全丝蛋白基人造蜘蛛蛋白丝表现出规模化生产潜力。

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