蜘蛛絲衣服何時走進生活?生物工程大幅降低成本

2020-09-26 新鮮看

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根據我國考古出土的蠶繭,桑蠶絲線、絹片,至少在5千以前(河南省滎陽縣青臺村仰韶文化遺址),人們便學會了製作蠶絲服裝。世界上有超過3萬種蜘蛛,蜘蛛絲比蠶絲更常見,更堅固,更有彈性,更輕。

1665年3月,撒克遜鎮梅爾瑟堡附近的草地和籬笆上布滿了許多未知蜘蛛的蜘蛛網,周圍的村婦收集並為自己製作了緞帶和各種裝飾品。

法國科學院的Réaumur計算約1600隻蜘蛛可以獲得1米蜘蛛絲,五,六百隻蜘蛛才能得到一磅蜘蛛絲,想要使蜘蛛絲綢產業化,只能人工餵養蜘蛛。蜘蛛所吃的昆蟲數量遠遠超過自身體重,一隻蜘蛛可以獵食500隻蒼蠅。直到18世紀,所有建立龐大蜘蛛養殖場的嘗試都失敗了。

1710年,法國科學家德賽席勒(De Sue Heeler)向路易十四敬獻了蜘蛛絲製成的長襪和手套,拿破崙·波拿巴的皇后約瑟芬的衣櫥中也有類似的蛛絲服裝。

路易十四,蜘蛛絲製成的長襪

約瑟芬,蜘蛛絲製成的手套

18世紀末,英國探險家Miklouho Maclay發現紐幾內亞人用球網蜘蛛(尼菲爾蜘蛛,Nephils)的金黃色的蛛絲纏在鐵環上製成網捕魚,也能為馬達加斯加土地的首領做成服裝。

20世紀初,成功用球網蜘蛛的蜘蛛網編織製成了飛艇的外殼。直接從蜘蛛的腹部拉出蛛絲,比用蜘蛛繭進行繅絲(剝繭抽絲)更容易,一隻蜘蛛一個月,可以產生約4千米的絲。球網蜘蛛主要來自馬達加斯加(非洲東南的海島),分布於非洲,北美洲,澳洲和亞洲。

實驗比較了球網蜘蛛的蛛絲與其它蛛絲,和蠶絲紡成的線,結果不僅遠好於蠶絲,也好於其它的蛛絲。

強度:0.1毫米粗的蛛絲線可以承受80克重量,而蠶絲只有4-15克,蜘蛛絲的強度是凱夫拉爾纖維(用於填充防彈背心的人造纖維)的3倍,而強度是優質鋼的5到6倍。

拉伸性:可以拉伸到140%的長度而不會撕裂。而1米長的蠶絲線拉伸而不會斷裂僅8-18毫米。

重量:長度等於地球周長的蛛絲的重量小於一塊肥皂。

在顯微鏡下的蜘蛛絲

坎貝·坎布埃(Abbot Kambue)將每隻馬達加斯加的蜘蛛放在單獨的盒子中,拉出蛛絲紡成紗線。成千上萬的蜘蛛可以一起創造出絲綢,但即使這樣,一天只能獲得28克的蜘蛛絲,比蠶絲成本貴十幾倍。

美國科學家使用了法國的蛛絲織物的製作方法,用了4年的時間完成了一塊約三平方米的真絲面料,現存於美國自然歷史博物館。

2009年在紐約博物館展出了一件蜘蛛絲製作的金色鬥篷。儘管外觀顯得笨重,實際上重量只有1180克,是由有毒的球網蜘蛛(Nephils)的蛛絲製作的,蛛絲呈金黃色。

設計師西蒙·皮爾斯(Simon Peers)和尼古拉斯·戈德利(Nicolas Godley)完善了坎貝·坎布埃的方法,收集了約一百萬隻球網蜘蛛,約80人用了3-5年編織縫製一件蜘蛛絲製作的金色鬥篷,

儘管外觀顯得笨重,實際上重量只有1180克。這件蛛絲絲綢披肩的製作成本高達30萬美元,2009年在紐約博物館展出。

每天早上70人出去尋找球網蜘蛛,一天收集約3000隻,但由於雌蜘蛛間互食,關在一起的蜘蛛,晚上只有約1/4活著。

這件鬥篷現保持在倫敦的維多利亞和阿爾伯特博物館中

天然蛛絲絲綢雖然好,但人工飼養和繁殖蜘蛛是項極其昂貴和艱巨的任務。

蜘蛛絲和蠶絲一樣,都是由各類胺基酸(主要是甘氨酸,丙氨酸和絲氨酸)組成的純蛋白質。現代科學人工重建了蛛絲的複雜的蛋白質分子結構及DNA序列,弄清楚了蜘蛛體內的絲如何硬化——對膠凝狀的液態蛋白質脫水,類似於工業纖維(如尼龍)中的酸化。

日本生物技術公司Spiber Inc.開發了合成蜘蛛絲蛋白的改良細菌,用30分鐘內數量增加一倍的細菌,代替蜘蛛產絲。Spiber公司的蜘蛛絲細菌培養設備。

這些細菌中提取的蜘蛛絲蛋白先被溶解,溶解蛋白質的過程中,可以添加顏料進行染色,然後製成蛋白粉。

從細菌中提取的蛋白粉

然後如同合成纖維相同的生產方式製成絲線。

人造蜘蛛絲進行紡絲

日本Spiber公司名稱寓意「蜘蛛」(spider)和「纖維」(fiber)的組合。2013年他們做出一件人造蜘蛛絲連衣裙。

這件連衣裙擁有絲般光澤,尼龍的彈性,4倍鋼的韌性,攝氏300度的耐熱性。

2015年,他們做出了一件人工蜘蛛絲外套。

美國螺紋公司(Bolt Threads)用生物工程技術將蜘蛛基因放入酵母中,開發了蛛絲酵母菌團。使用酵母,糖和水通過發酵「釀造」的合成人造蜘蛛絲蛋白質。

分離並純化絲蛋白,然後紡成類似於人造絲和丙綸的纖維。生產出人工蜘蛛絲領帶,連衣裙和帽子。

2017年10月在紐約現代藝術博物館展出了人工蜘蛛絲金色連衣裙。

2017年3月做出了50條限量版人造蜘蛛絲領帶,不會有皺褶,像鋼鐵一樣耐用,售價314美元。短短幾分鐘之內,所有50條領帶全部售罄。

人工合成蜘蛛絲作為高檔面料,將出現在今年的時裝秀中。它也可以與其它纖維混紡,降低服裝價格。

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