2019年3月4日 訊 /生物谷BIOON/ --研究人員發現，作為被稱為最抗重的材料之一，蜘蛛絲具有另一種不尋常的特性，可能會用於製備「人造肌肉」。研究小組發現，彈性纖維對溼度的變化反應非常強烈。在空氣中相對溼度高於一定水平的情況下，它們突然收縮並扭曲，施加足夠的力以與作為致動器探索的其他材料競爭 - 這些裝置可以執行某些活動，例如控制閥門。
研究人員最近發現了一種稱為「超收縮」的蜘蛛絲屬性，其中纖細的纖維可以隨著水分的變化而突然收縮。新的發現是，不僅螺紋收縮，它們同時扭曲，提供強大的扭轉力。 相關研究結果發表在《Science Advance》雜誌上。
（圖片來源：www.pixabay.com）
「我們最初偶然發現了這一點，我們想研究溼度對蜘蛛拉絲的影響。」為此，他們將一根砝碼懸掛在絲綢上製成一種擺錘，並將其封入一個可以控制內部相對溼度的室內。 「當我們增加溼度時，鐘擺開始旋轉。這超出了我們的預期。」
此外，該團隊測試了許多其他材料，包括人發，但在他們嘗試過的其他材料中沒有發現這種扭曲動作。但劉說，他立即開始思考這種現象「可能會用於人造肌肉」。
「這對於機器人領域的研究者們來說可能非常有趣，」作者說道，這是一種控制某些傳感器或控制設備的新方法。 「通過控制溼度來控制這些運動非常精確。」
雖然從蜘蛛的角度來看這種扭轉力的目的尚不清楚，但研究人員認為，對水分的超收縮可能是確保網狀物在早晨露水時被拉緊的一種方法，也許可以防止它受到損害。最大化其對振動的響應性，以便蜘蛛感知它的獵物。
「我們沒有發現扭轉運動的任何生物學意義」。但是通過實驗室實驗和計算機分子建模的結合，他們已經能夠確定扭轉機制的工作原理。事實證明，這是基於特定種類的蛋白質-脯氨酸結構單元的摺疊。
「蜘蛛拉絲是一種蛋白質纖維，」作者解釋說。 「它由兩種主要蛋白質組成，稱為MaSp1和MaSp2。」對於扭轉反應至關重要的脯氨酸在MaSp2中發現，當水分子與其相互作用時，它們以不對稱的方式破壞其氫鍵，從而導致旋轉。旋轉僅沿一個方向進行，並且發生在約70％相對溼度的閾值處。
「蛋白質具有內置的旋轉對稱性，通過它的扭轉力，它可以成為一種全新的材料。也許我們可以製造出能夠複製這種行為的新型聚合物材料，」作者說：「絲綢具有獨特的超收縮傾向，能夠響應外部觸發因素（例如溼度）表現出扭轉行為，可用於設計響應性的絲綢材料，可以在納米尺度上進行精確調整。潛在的應用是多種多樣的：從溼度驅動的軟機器人和傳感器，到智能紡織品和綠色能源發電機。」（生物谷Bioon.com）