德科學家破解蜘蛛絲強韌之謎研發仿生裝置

2021-01-09 搜狐網
德科學家破解蜘蛛絲強韌之謎研發仿生裝置

來源:

人民網

2010年05月15日12:09

  蜘蛛絲是目前已知彈性和韌性最高的天然纖維,其抗張強度是鐵的5倍,是現有最好的人造纖維的3倍。那麼,蜘蛛如何在短時間內,利用存儲在絲腺中的蜘蛛絲蛋白製造出纖長的、非常穩定且彈性很好的蜘蛛絲呢?德國慕尼黑工業大學、拜羅伊特大學的科學家在5月13日出版的《自然》雜誌上揭示了這個秘密。

  慕尼黑工業大學的荷斯特·克斯樂教授稱,天然蜘蛛絲的彈性和抗張強度無與倫比,其可以應用於很多領域:從可吸收的手術縫合材料到自動化工業使用的纖維等。如果解開這個謎題,或許有助於研究人員研發出穩定的人造蜘蛛絲纖維。

  蜘蛛絲包含很多蛋白分子,這些蛋白分子是由數千個胺基酸組成的長鏈。X射線結構分析顯示,在蜘蛛絲纖維中的某些區域,幾個蛋白長鏈通過穩定的物理連結相互絞合在一起,從而讓蜘蛛絲纖維非常穩定;而不發生連結的區域可以讓蜘蛛絲纖維擁有很高的彈性。

  不過,當絲蛋白還在蜘蛛的絲腺中時,雖然高密度的絲蛋白被存儲在一個充滿鹽水的環境中,但這些絲蛋白長鏈卻並沒有發生簇擁和連結。慕尼黑理工大學化學系的湯姆斯·史凱貝解釋道,在絲腺中的存儲環境下,兩個長鏈中相互連結的區域並非平行放置,這樣就有效地阻止了長鏈的相互絞合。

  當絲蛋白進入紡紗管道,它們遇到了一個鹽水濃度和組成完全不同的環境,這使得這些蛋白長鏈會平行對齊,讓那些負責相互連結的區域「肩並肩」地並排在一起,由此形成了穩定的蜘蛛絲。

  使用微系統技術,研究人員研發出了一個人工的紡紗管道。同時,拜羅伊特大學的科學家正在研發仿生紡紗裝置,希望能夠製造出人工蜘蛛絲。(劉霞) (來源:《科技日報》)

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