仿生装置首次“吐出”千米人造蛛丝

未来第一站

据美国《每日科学》网站1月9日报道，人工制造出蜘蛛丝一直是很多科学家的梦想。现在，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千米长人造蛛丝纤维。相关研究发表在最新一期《自然·化学生物学》杂志上。

自然界的蜘蛛丝是一种极具吸引力的物质，它体轻质坚，能生物降解。此外，研究显示，蜘蛛丝是一种天然的超级透镜，可有效帮助常规光学显微镜突破“视力”极限，在军事、建筑等领域有广阔应用前景。但天然蜘蛛丝产量很低，且蜘蛛有同类相食的特性，无法像家蚕一样高密度养殖。如此一来，模仿蜘蛛吐丝过程可能是制造出高仿真人造蛛丝的最好方式。但由于很难从细菌和其他生产系统获取水溶性蜘蛛丝蛋白，迄今科学家仍无法做到这一点。

蜘蛛丝由蛋白制成，这些蛋白作为一种水溶液被存储在丝腺内，然后通过蜘蛛吐丝过程成为一种纤维。来自瑞典农业科学大学和卡罗林斯卡学院的研究人员此前已经证明，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，其就能吐出千米长的仿蜘蛛丝纤维。

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。”

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蜘蛛丝是人们垂涎上百年的特种材料，如果我们能廉价仿造，手腕粗的钢缆将被小指头粗细的蛋白质绳索取代，防弹服会像衬衣一样轻。但在瑞典科学家研究透彻蜘蛛腺体之前，人类笨得造不出来与蛛网相媲美的纤维。非得至精至微，才能至大至深。在有趣的小问题上多用点心思，说不定就借此迈过了自然界的一个大坎儿呢。

zhuzhout

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