科学家们成功复制了蜘蛛丝的复杂分子结构，用人工腺体纺丝，模仿自然界生产世界上最坚韧纤维之一的过程。科学家们相信，这一突破是朝着最终能够生产出这种具有广泛现实用途的高适应性和抢手材料迈出的一大步。通过该 ...
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科学家们成功复制了蜘蛛丝的复杂分子结构，用人工腺体纺丝，模仿自然界生产世界上最坚韧纤维之一的过程。科学家们相信，这一突破是朝着最终能够生产出这种具有广泛现实用途的高适应性和抢手材料迈出的一大步。
通过该装置进行生物纺丝有望实现可扩展的蜘蛛丝生产 芬尼根等人/(CC By 4.0) 日本理化学研究所可持续资源科学中心（RIKEN Center for Sustainable Resource Science）和理化学研究所开拓性研究集群（RIKEN Cluster for Pioneering Research）的研究人员采用新方法实现了这一壮举，他们构建了一个人造丝腺体，旨在反映蜘蛛体内发生的物理和化学变化。 这并不容易，由于难以复制这些复杂的生物过程，因此制造人造蜘蛛丝极具挑战性。生物聚合物纤维由具有高度重复序列的大型蛋白质组成，这些序列被称为蜘蛛丝。β片是蛛丝纤维中的分子子结构，必须将其排列整齐，才能赋予蛛丝令人印象深刻的特性。 除此之外，人造腺体还需要精确的微流体机制，使蛋白质自我组装成丝状纤维，不仅看起来像，而且行为也像真的一样。 "在这项研究中，我们试图利用微流体技术来模拟天然蜘蛛丝的生产过程，这涉及到少量流体在狭窄通道中的流动和操控，"理化学研究所领导这项研究的 Keiji Numata 说。"事实上，可以说蜘蛛的丝腺就是一种天然的微流体装置。" 这个人造腺体类似于一个不起眼的长方形盒子，上面有沿其长度方向延伸的凹陷通道，它是在为复杂的过程创造适当的环境，使其像自然界一样发挥作用的过程中反复试验的结果。其中一个错误是使用力量推动蛋白质通过微流体系统；它需要负压来拉动脊髓素溶液通过该装置。 不过，一旦克服了这一障碍，研究小组就能制造出β片排列整齐的连续丝纤维，从而使这种材料具有类似大自然的特性。 研究报告的共同作者、资深科学家阿里-马来（Ali Malay）说："令人惊讶的是，一旦建立并优化了不同的条件，微流体系统就会变得如此强大。纤维的组装是自发的，速度极快，可重复性极高。重要的是，纤维呈现出天然丝纤维中明显的分层结构。" "高度可重复性"是一个关键属性；成功的复制存在可扩展性问题，而由于后勤和生物原因，养殖蜘蛛几乎是不可能的。低成本、高效率地生产蚕丝可以彻底改变破坏环境的纺织业，其生物兼容性使其成为缝合线、人工韧带和结缔组织手术等多种医疗用途的理想候选材料。 Numata 说："理想情况下，我们希望对现实世界产生影响。为此，我们需要扩大纤维生产方法的规模，使其成为一个连续的过程。我们还将利用多项指标评估人造蜘蛛丝的质量，并在此基础上进一步改进。" 这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 本文来自网络，如若转载引用本网站内容须注明原网址，并标明本网站网址(www.anwei66.com)。 对于不当转载或引用本网站内容而引起的民事纷争、行政处理或其他损失，本网站不承担责任。 |
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