蜘蛛絲能做啥?未來有望應用於人造肌肉

2021-02-15 中國生物技術網

中國研究人員領導的一個國際團隊發現，一種蜘蛛絲可根據環境溼度變化而扭轉變形，未來有望應用於開發人造肌肉或製造扭轉驅動器等。

3月2日前發表在《Science Advances》雜誌上的研究顯示，當環境中相對溼度達到70%時，蜘蛛大壺狀腺絲開始產生超過每毫米300度的扭轉變形。通過調節相對溼度，研究人員可精確控制蜘蛛絲的扭轉，這一特性在蠶絲和頭髮絲等纖維中未被發現。

圖片來源：《Science Advances》

大壺狀腺絲是蜘蛛絲的一種，具有牽引功能，還有充當蛛網「骨架」等作用。

中國華中科技大學劉大彪課題組與美國麻省理工學院等機構研究人員發現，這種蛛絲主要由MaSp1和MaSp2蛋白組成，後者含有脯氨酸環，遇到水分子發生反應後脯氨酸環中的氫鍵以非對稱方式被破壞，從而導致蜘蛛絲朝一個方向扭轉。

圖片來源：《Science Advances》

此前研究顯示這種大壺狀腺絲對水敏感，當相對溼度達到一定水平時，牽引絲可在長度方向上收縮。

論文通訊作者之一、麻省理工學院教授馬庫斯·比勒說，溼度導致的收縮讓蛛絲在清晨遇到露水時拉緊，這可能有利於保護蛛網和蜘蛛捕食，但尚不清楚蛛絲扭轉的生物學意義。

沒有參與這項研究的美國威斯康星大學麥迪遜分校教授普帕·吉爾伯特評價說，這種蛛絲就像一根繩子，隨空氣溼度變化而不斷扭轉，這種具備特殊性能的分子機制可用來製造由溼度驅動的軟體機器人或智能面料。

劉大彪對新華社記者說，新發現可以啟發人們設計出新穎的扭轉驅動器或人造肌肉，並有助於開發新型傳感器、智能紡織品或綠色能源設備。

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