【集萃網(wǎng)觀察】蜘蛛絲的韌性超過現(xiàn)有所有合成纖維,素有“生物鋼”的美譽,是新型材料的理想選擇。能否采用來源廣泛的蠶絲蛋白織出可媲美蛛絲的“超級纖維”,成為全球研究界探索的方向,而復(fù)旦高分子科學(xué)系和先進材料實驗室的生物大分子課題組就走在最前列。他們不僅證明了蠶絲蛋白不輸于蛛絲蛋白的力學(xué)結(jié)構(gòu)性能,更通過完善再生蠶絲制備工藝,織出了力學(xué)性能高出天然蠶絲一倍的人工絲。這一“動物絲仿生制備中的關(guān)鍵問題”項目研究昨天獲自然科學(xué)獎一等獎。
課題組在邵正中教授的帶領(lǐng)下大膽試驗發(fā)現(xiàn),蠶絲與蜘蛛絲在成絲機理和各層次的結(jié)構(gòu)等方面是一致的。理論上來講,兩者的力學(xué)性能應(yīng)比較接近,但由于蠶在成繭過程中的“8”字型吐絲行為,導(dǎo)致蠶繭絲的轉(zhuǎn)折處會存在較多“薄弱點”,容易折斷,顯得比蜘蛛絲脆弱許多。在改變制絲方式(“按”住蠶的頭,以一定速度勻速拉出蠶絲,而非直接采用蠶繭絲)后,再進行兩者的力學(xué)性能測試,結(jié)果顯示,“拉”出的蠶絲力學(xué)性能不弱于蜘蛛絲。這一發(fā)現(xiàn)打破了國際學(xué)界“要人工仿制蜘蛛絲這類‘超級纖維’,首先需要大量制備類蜘蛛絲蛋白”的普遍定式思維,相關(guān)論文2002年發(fā)表于《自然》,贏得廣泛關(guān)注。
在對蠶絲蛋白全新認(rèn)識的基礎(chǔ)上,課題組還通過大量的基礎(chǔ)性研究,尋找到了一種特殊方法,利用相應(yīng)的紡絲設(shè)備,在實驗室中紡制出了“超級蠶絲”,以實踐證明只需調(diào)控并優(yōu)化制備工藝,量大價廉的蠶絲蛋白本身也有可能成為性能媲美蜘蛛絲的“超級纖維”。
目前,團隊正與華山醫(yī)院、中山醫(yī)院、上海第六人民醫(yī)院等合作,共同研究絲蛋白等對于提高生物醫(yī)藥用材料各種性能的可行性。他們發(fā)現(xiàn)在氣管支架、疝氣補片、子宮吊帶上采用絲蛋白進行改性后,能明顯改善其生物相容性,減少組織粘連的同時能促進細(xì)胞生長。
來源:解放日報