本站讯 天然蜘蛛丝具有优异才能的机械功用，是自然界已知耐性最强的天然纤维，在力学强度上，蛛丝可与强度最高的碳纤维及高强合成纤维（如Kevlar纤维）等相媲美，而一起具有非常显着的耐性优势。据悉，一根铅笔芯粗的蛛丝足以支撑一艘万吨级的船，其无与伦比的高强度、高耐性使得蜘蛛丝纤维在国防、军事、修建等范畴具有宽广使用远景。

  蜘蛛具有同类相食的习性，无法像家蚕相同密布饲养，而且蜘蛛个别发生的蜘蛛网量也少，所以要从天然蜘蛛中获得大批量蛛丝难以实现，因而现在市场上很少呈现与蛛丝相关的实践产品，首要是蚕丝纺织品，但相对于蛛丝而言，蚕丝的强度和耐性都远远缺乏。在曩昔数十年里，世界各地的科学家门都在探求寻求能开发一种易于出产且像蛛丝相同坚韧、简洁、可生物降解的纤维，或是能否将蛛丝的功用“移花积木”到蚕丝上？

  天津大学生命科学学院的林志教授团队在《Matter》上宣布了题为“Artificial superstrong silkworm silk surpasses natural spider silks”的研讨论文，受蜘蛛卵丝的人工纺纱启示，他们经过一种特别的化学浴去除了一般蚕丝中的粘性外层，并结合金属离子辅佐增强的办法，得到了胜过蛛丝的超强蚕丝纤维。这种人工蚕丝纤维的拉伸强度到达2.0 GPa，比天然蛛丝的均匀强度要高70 %以上，而且具有43 GPa的高均匀杨氏模量，远高于一切已知的天然微丝，这项作业为出产高功用人工丝线拓荒了一种快捷高效的途径。

  其实在此之前，世界各地的科学家就现已测验在试验中以蚕丝为动身点来制作更坚韧的丝线，并报导过经过在化学浴中煮沸蚕丝来剥去蚕丝外表粘性外层的试验，但正如英国谢菲尔德大学Chris Holland教授所言：“蚕丝中的蛋白质成分一旦遭到太大的损坏，那就很难将再其从头纺织成高功用的产品。”而林志教授团队的特色在于使用了一种在较低温度下经过木瓜酶（RSF-Pa）或SDS和Na2CO3（RSF-SN）辅佐溶解蚕丝外部粘层的更温文的办法，这样的一种情况下，得到的丝线%左右，而且内部蛋白分子量仍较大（ 350 kDa），某些特定的程度上保证了其机械功用。

  经过上述处理后，研讨者们将RSF-SN和RSF-Pa浸入溴化锂溶液中进行复性后，发现丝线能够高效拼装成水化动力半径为20~30和200~300 nm的大型复合物，并经过圆二色谱及刚果红染色试验协同证明这些蛋白之间构成了成β-堆积结构。可是RSF-SN和RSF-Pa的这一特性也使得它们在纯水中易于构成凝胶，因而研讨者将所得丝线冻干后涣散于六氟异丙二醇（HFIP）中，用于人工纺丝。

  人工纺丝的详细进程如下：研讨人员将浓缩的RSF-SN或RSF-Pa经过微管像挤牙膏相同挤出，并将挤出的资料敏捷浸泡在含有锌离子和铁离子的溶液中，然后构成细长的纤维。由此得到的RSF-SN纤维展示出了极高的抗拉伸强度（2054±177 MPa），比脱胶的天然蚕丝（610±84 MPa）和蛛丝（1117±275 MPa）高出200 %和70 %以上，而且其均匀杨氏模量为43±6 GPa，显着高于所以已知的天然微丝（20 GPa）。人工再纺蚕丝具有优异强耐性或许首要得益于以下几个方面：（i）β-折叠的含量在50%以上，接近于天然蛛丝；（ii）具有高结晶度，内部含有相似天然蛛丝内的纳米微晶；（iii）Zn2+结合氨基酸残基起到相似交联的效果。

  总结一下，这篇作业开发了一种简洁的化学浴联合金属离子浴的办法，有史以来第一次将廉价的一般蚕丝转换成功用逾越超越天然蜘蛛丝的具有超高强耐性的人工蚕丝。这项研讨所开发的办法将为大规模出产具有高功用、高赢利的蚕丝纺织品资料供给坚实的技能根底！

  其实，早在2021年的时分，林志教授团队就经过核磁共振（NMR）并结合资料学技能，对蛛丝的成分和机理进行了相关探求，在PNAS上发文的研讨论文提醒蜘蛛卵鞘丝非必须成份蛋白TuSp2的结构与成丝机理，研讨之后发现其内部的非必须成份TuSp2蛋白不仅能加快主成分TuSp1蛋白的自拼装，还能在机械剪切力效果下促进纤维内部的丝蛋白进行有序摆放。并进一步根据结构机理规划了含有TuSp1和TuSp2的微型丝蛋白，经过探求发现，由首要与非必须成份蛋白一起制出的人工微丝强度比本来的天然蜘蛛卵鞘丝要更佳，这一研讨为进一步规划具有高机械功用的丝蛋白资料供给了新的方向，一起也为此次研制出超强人工蚕丝奠定了概念及思路根底。

  研讨一经报导，便遭到广泛重视，被多方国外新闻网站争相报导（如ScienceNews, EurekAlert!, Cosmos, TexFash等），多地科学家也对该作业表明杰出必定，例如：

  林志教授，现为天津大学生命科学学院PI。博士结业于新加坡国立大学（NUS）结构生物学专业，曾担任新加坡国立大学生物科学系研讨员和生理学系高档研讨员，现在首要研讨范畴包含蛋白质结构、功用研讨，以及生物工程。

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