新型人造蛛丝比天然更结实廉价 可用于医学纺织

摘要:“蜘蛛丝在变形到断裂过程中具有非凡的吸收能量的能力,同时也是一种具备良好生物相容性的材料。”

参考消息网1月11日报道 外媒称,一个国际科学家小组研究出生产新型人造蜘蛛丝的方法,这种仿生产品比天然蜘蛛丝更结实也更廉价,可以应用于医学和纺织业等多个领域。

据埃菲社马德里1月9日报道,1月9日刊登在英国《自然·化学生物学》月刊上的这项研究,由瑞典农业科学大学的扬·约翰松和安娜·里辛带头进行,西班牙马德里工业大学和中国及英国的科学家共同参与。

马德里工业大学的研究员古斯塔沃·普拉萨说:“蜘蛛丝是一种生物可降解材料,它在变形到断裂过程中具有非凡的吸收能量的能力,同时也是一种具备良好生物相容性的材料。因此,蜘蛛丝具有多种用途。”

但天然蜘蛛丝是一种极其昂贵的材料,因此商业利用价值不高。

普拉萨说:“2009年至2012年,经过多年努力,通过从天然蜘蛛丝中提取物质,科学家终于在马达加斯加成功编织出两件以蜘蛛丝为材料的衣物。目前,这两件衣物在伦敦和纽约的博物馆中展出。”

为了能获得与天然蜘蛛丝成分类似的人造蜘蛛丝,科学家们已付出了巨大努力。过去10年来,科学家研发出与蜘蛛丝特性类似的重组蛋白。但是,用这种重组蛋白纺织纤维通常需使用在某些情况下会带有毒性的溶解剂或凝结剂,这对人造蜘蛛丝的生物医学应用构成了障碍。

普拉萨还指出,迄今为止已获得的人造蜘蛛丝都呈现出不如天然蜘蛛丝的一面,这也阻碍了商业利用。

蜘蛛丝的主要成分是大量蛋白质。蜘蛛腹部的多种腺体负责分泌丝蛋白,这些蛋白中含有高度浓缩的溶液。溶液通过一个狭窄的通道,在这个通道中酸性被改变,从而提高了浓度,蜘蛛丝也变成了一种不溶性纤维。

受到蜘蛛分泌蜘蛛丝的方式的启发,扬·约翰松、安娜·里辛及其同行共同研发出一种混合蛋白,其中包含存在于两种不同种类蜘蛛体内的蜘蛛丝的氨基酸序列。这种方法达到了控制蛋白凝聚的目的,从而模仿出蜘蛛吐丝的自然过程。

此外,科学家们还研究出一种能够控制蛋白溶液酸度的吐丝方法,从而制造出结实程度接近天然蜘蛛丝且可以变形的人造蜘蛛丝。研究人员强调,这种方法只使用了改变了PH值的水溶剂,因此这种人造材料不会产生生物相容性问题。

采用这种方法获得的可降解的人造蜘蛛丝更加经济廉价,也更容易获得,可以用来大批量地生产轻型材料,应用于先进的生物材料和医疗设备等。

蜘蛛丝能使显微镜分辨率提升2至3倍

据新华社华盛顿8月29日电 新一期美国《纳米通讯》杂志发表的一项研究显示,自然界的蜘蛛丝是一种天然的超级透镜,可以有效帮助常规光学显微镜突破“视力”极限。这是生物超级透镜首次登上科技舞台,为超级透镜研究开辟了全新的发展方向。

这项研究由英国班戈大学电子工程系的王增波主持,并与牛津大学弗里茨·沃尔拉特教授等人合作完成。

王增波对新华社记者说:“这项研究的漂亮之处就在于它的简单性,超级透镜设计和制备一直是个比较复杂的课题,需要专业的知识和设备。但天然的蜘蛛丝居然可以实现超级透镜的功能,根本不需要加工,就能使显微镜分辨率提升2至3倍。”

观测时,研究人员首先利用透明胶带把蜘蛛丝放置于样品上,并在样品和蛛丝的缝隙之间注入无水酒精以提高成像质量,然后利用普通白光显微镜进行观测。由于蜘蛛丝对光的折射,原有“看不见”的纳米结构被放大2到3倍,从而把传统光学显微镜的分辨极限由200纳米提高到至少100纳米。

王增波说,他们利用蜘蛛丝透镜直接观察到了蓝光光盘上的线槽。蓝光光盘线槽最细只有100纳米,使用普通显微镜原本是看不见的。下一步,他们将探索利用蜘蛛丝透镜来观测亚细胞结构和细菌病毒。

蜘蛛丝透镜的发现纯属偶然。“一天我跟我家小孩在后院玩儿,看到了好几个新结的蜘蛛网,细细长长的丝,比头发丝还细,突然产生了用蜘蛛丝成像的想法。很快,我们就在实验上得到了证实。”王增波回忆道。

(2016-08-31 09:28:50)

巴西研制出人造蜘蛛丝 弹性好、韧性大

新华网里约热内卢7月31日电巴西基因资源与生物技术研究所的科研人员近日成功在实验室内制作出人造蜘蛛丝,他们相信这是一项具有很高商业应用价值的科研成果。

据该项目研究人员介绍,该实验所需的蛛丝蛋白是在实验室中借助大肠杆菌合成的。科研人员将大肠杆菌稀释于液体介质中以合成具有特定DNA序列的蛛丝蛋白,然后借助一个特殊注射器获取蛋白纤维。

通过这种方法制成的人造蛛丝的直径约为40纳米,比天然蛛丝粗10到20倍。今后,科研人员还将测试这种人造蛛丝的延展性和韧性。

主持这一实验项目的生物技术专家艾利比奥说,这种人造蛛丝不仅具有弹性好、韧性大等优点,还能够生物降解,未来有望在纺织材料、医疗和飞机船舶制造等领域得到应用。

(2014-08-01 15:36:00)

来源:www.cankaoxiaoxi.com

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