- 蜘蛛丝的抗拉强度可达每平方毫米 150 牛顿，与钢材相当。
- 研究人员正寻找人工生产蜘蛛丝的方法，以克服产量限制。
- 瑞典农业科学大学的研究人员已显示蛋白质可更高效生产。
- 团队探索蜘蛛丝在医疗用途上的应用，并进行相关测试。
蜘蛛丝的抗拉强度可达每平方毫米 150 牛顿，且在断裂之前能承受此拉力。研究人员正在探索人工生产蜘蛛丝的方法，因为每只蜘蛛产出的丝量相对较少。关键挑战在于将蜘蛛专门腺体中的液态丝蛋白转化为实际的纤维。
蜘蛛丝是一种由这些蛛形纲动物产生的生物材料，主要以线状纤维的形式存在，具备高弹性及与钢材相当的强度。这种丝的有趣之处在于其存在多种形式，每种形式都有其特定的用途。虽然细线是蜘蛛用来编织网的最常见形式，但这种动物还会使用其他几种形式，例如捕捉猎物、保护卵子或作为安全绳索。
在众多特性中，蜘蛛丝的抗拉强度相当引人注目，最高可达 15 亿帕斯卡（GPa），这意味着其能承受每平方毫米 150 牛顿的拉力，与高级钢材相当。由于其抗拉强度、韧性、轻量及可生物降解性，蜘蛛丝在纺织行业中具有潜在的应用价值。
人工生产蜘蛛丝的挑战
由于蜘蛛每只产出的丝量相对较少，且无法像蚕那样大规模饲养，因为它们具有食人性，研究人员正在寻找人工生产蜘蛛丝的方法。北卡罗来纳大学（UNC）的 Sarah Stellwagen 教授在接受采访时指出，挑战在于将蜘蛛专门腺体中的液态丝蛋白转化为实际的纤维。“研究人员已经制作了大量的蛋白质混合物，正如蜘蛛所做的，但与蜘蛛不同的是，他们还未能将这些蛋白质在公众可用的规模上纺成固体线。
”Stellwagen 教授是 UNC 夏洛特生物科学系的助理教授。
蜘蛛丝的生产过程
蜘蛛通过将腺体中的液体通过狭窄的管道，改变其化学环境，并组装成一种称为β-片的紧密结构来实现这一过程。然后，纤维以固体形式从其吐丝器中排出。然而，研究也取得了一些进展。瑞典农业科学大学（SLU）的研究人员已显示，蛋白质可以以更大且更高效的方式生产，这也有助于降低生产成本。研究人员 Anna Rising 和 Benjamin Schmuck 早前获得 H&M 基金会提供的 20 万欧元资助，现正致力于从蛋白质中生产纤维和纱线进行纺织测试。
该团队还在探索这些纤维在医疗用途上的应用。Rising 教授表示：“这项奖励（资助及支持计划）让我们有机会迈出下一步：进行更多试验、改善生产过程，并生产足够的材料来测试纱线和纺织品。”早期来自伦敦国王学院及加州圣地亚哥州立大学的研究已解码了使蜘蛛丝比钢更强、比凯夫拉更韧的“分子标签”。
人工生产蜘蛛丝的未来潜力
蜘蛛丝因其优越的强度和韧性而受到广泛关注，尤其是在纺织和医疗领域的潜在应用。随着研究人员努力克服蜘蛛丝产量低的挑战，人工生产技术的发展将可能改变相关行业。通过改进蛋白质生产和纺织测试，未来有望实现大规模生产，从而推动生物材料的商业化，并为环保材料的使用提供新选择。