自然界的蜘蛛丝体轻质坚,是一种性能优异的生物材料。据报道,如果把大量蜘蛛丝拧成一股绳,其坚韧度可五倍于截面直径相同的钢筋,并且具备防水、耐用、易弯曲以及可进行生物降解等优点。但由于无法量产,一直制约着蜘蛛丝在实际生产生活中的应用。
近期,瑞典科学家设计出一种模拟蜘蛛吐丝过程的仿生学吐丝装置,并利用它制造出与蜘蛛丝相似的长达千米的人造蛛丝纤维。相关研究发表在最新一期《自然·化学生物学》杂志上。
瑞典农业科学大学和卡罗林斯卡学院的研究人员已经证明,蜘蛛丝腺的pH值过渡明显,这一井然有序的pH梯度影响了蜘蛛丝蛋白的特定部分,且确保纤维在蜘蛛的丝生成器官特定部位快速形成。
研究人员借助这一知识设计出了一种人造蜘蛛丝蛋白,其能在细菌内大量制造,因此有望用于工业生产。研究负责人安娜·瑞星说:“使我们惊奇的是,这种人造蛋白与天然蜘蛛丝蛋白拥有同样的水溶性。”为了模拟蜘蛛丝腺,安娜团队建造了一种简单但非常高效的仿生学吐丝装置,只需降低pH值,其就能吐出长达千米的仿蜘蛛丝纤维。
安娜·瑞星说:“这是首个成功的仿生学蜘蛛吐丝例子。未来,科学家们或许可以借助这一过程,实现人造蜘蛛丝的工业生产,得到的蛛丝纤维可广泛用于生物材料、纺织等领域。”