为什么我们不能旋转绸纱健壮如蜘蛛可以吗

滕国网     2017-08-22 16:28

丝绸是一种高性能protein-baed纤维所自然产生的无脊椎动物。最著名的是驯化蚕蛾(家蚕),其丝被用于织物4000多年。  蜘蛛还生产丝绸。丝——用于构建的框架网和安全行蜘蛛-强度大于钢铁和韧性大于杜邦公司注册在芳族聚酰胺纤维商品上的注册商标.  更令人印象深刻的是,它是在水溶液在室温下,和高度生物相容性——这意味着它无毒和细菌耐药。  如果我们可以利用这种材料的秘密,这可能预示着革命在制造业。一系列的高性能材料可能产生,如机器坚固的绳子和电缆,轻量级安全制服,超强和光线情况下,绑定缝合线和其他药材。  但与蚕、收获直接从蜘蛛丝并不是一个商业上可行的选择。蜘蛛的网需要大量的空间,个人蜘蛛不产生大量的丝绸,和蜘蛛往往互相吃。  

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  蜘蛛用丝绸包裹他们的猎物。Flickr /艾米Felce, CC BY-NC-ND  合成蜘蛛丝  有一些最新进展我们对蜘蛛丝蛋白质结构的理解。所以为什么商业规模的基因工程材料,执行以及天然蜘蛛丝证明非常困难?  原因之一是使用基因工程创建的丝蛋白和重组技术没有基于完整的蜘蛛丝基因序列。  同样,一个不完整的理解自然旋转过程,内部和外部环境的影响,丝绸的属性,似乎存在一个巨大的挑战.  最好的办法追求任何大规模蛛丝状材料的生产是通过基因工程和仿生学的过程——模仿蜘蛛的生物过程。但是,重大障碍仍然存在。  蜘蛛是怎么做到的?  蜘蛛丝是由在一个叫做大壶状腺腺的腺。这种腺最长、最复杂的丝腺蜘蛛,以至于它可以再细分明显进入一个尾巴,囊和管道地区。    宏观的蜘蛛丝腺在(a)前丝腺(ASG),漏斗,中间丝腺(味精)和后部丝腺(PSG)和(b)一大壶状腺腺管,漏斗,囊和尾巴。玛琳·安德森,简·约翰逊和安娜在上升。绢纺蚕和蜘蛛。国际分子科学杂志。2016;17(8):1290。, CC的  蛋白质构成的丝��-被称为spidroins分泌到尾巴和存储在囊浓缩液体结晶溶液,称为涂料。  涂料是通过导管纤维纺丝过程中,盐浓度和pH值的变化引起spidroins形成链,聚合和折叠成各种二级结构。  涂料形成凝胶,进一步通过管道的流动,这大大缩小。这缩小管道涂料产生的剪切应力,从而导致进一步的蛋白质折叠和结构修改。一旦通过旋转阀拉蜘蛛(不,这不是喷像蜘蛛侠)涂料的脱水和固体纤维形式。

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