- 蜘蛛絲的抗拉強度可達每平方毫米 150 牛頓，與鋼材相當。
- 研究人員正尋找人工生產蜘蛛絲的方法，以克服產量限制。
- 瑞典農業科學大學的研究人員已顯示蛋白質可更高效生產。
- 團隊探索蜘蛛絲在醫療用途上的應用，並進行相關測試。
蜘蛛絲的抗拉強度可達每平方毫米 150 牛頓，且在斷裂之前能承受此拉力。研究人員正在探索人工生產蜘蛛絲的方法，因為每隻蜘蛛產出的絲量相對較少。關鍵挑戰在於將蜘蛛專門腺體中的液態絲蛋白轉化為實際的纖維。
蜘蛛絲是一種由這些蛛形綱動物產生的生物材料，主要以線狀纖維的形式存在，具備高彈性及與鋼材相當的強度。這種絲的有趣之處在於其存在多種形式，每種形式都有其特定的用途。雖然細線是蜘蛛用來編織網的最常見形式，但這種動物還會使用其他幾種形式，例如捕捉獵物、保護卵子或作為安全繩索。
在眾多特性中，蜘蛛絲的抗拉強度相當引人注目，最高可達 15 億帕斯卡（GPa），這意味著其能承受每平方毫米 150 牛頓的拉力，與高級鋼材相當。由於其抗拉強度、韌性、輕量及可生物降解性，蜘蛛絲在紡織行業中具有潛在的應用價值。
人工生產蜘蛛絲的挑戰
由於蜘蛛每隻產出的絲量相對較少，且無法像蠶那樣大規模飼養，因為它們具有食人性，研究人員正在尋找人工生產蜘蛛絲的方法。北卡羅來納大學（UNC）的 Sarah Stellwagen 教授在接受訪問時指出，挑戰在於將蜘蛛專門腺體中的液態絲蛋白轉化為實際的纖維。“研究人員已經製作了大量的蛋白質混合物，正如蜘蛛所做的，但與蜘蛛不同的是，他們還未能將這些蛋白質在公眾可用的規模上紡成固體線。
”Stellwagen 教授是 UNC 夏洛特生物科學系的助理教授。
蜘蛛絲的生產過程
蜘蛛通過將腺體中的液體通過狹窄的管道，改變其化學環境，並組裝成一種稱為β-片的緊密結構來實現這一過程。然後，纖維以固體形式從其吐絲器中排出。然而，研究也取得了一些進展。瑞典農業科學大學（SLU）的研究人員已顯示，蛋白質可以以更大且更高效的方式生產，這也有助於降低生產成本。研究人員 Anna Rising 和 Benjamin Schmuck 早前獲得 H&M 基金會提供的 20 萬歐元資助，現正致力於從蛋白質中生產纖維和紗線進行紡織測試。
該團隊還在探索這些纖維在醫療用途上的應用。Rising 教授表示：“這項獎勵（資助及支持計劃）讓我們有機會邁出下一步：進行更多試驗、改善生產過程，並生產足夠的材料來測試紗線和紡織品。”早期來自倫敦國王學院及加州聖地亞哥州立大學的研究已解碼了使蜘蛛絲比鋼更強、比凱夫拉更韌的“分子標籤”。
人工生產蜘蛛絲的未來潛力
蜘蛛絲因其優越的強度和韌性而受到廣泛關注，尤其是在紡織和醫療領域的潛在應用。隨著研究人員努力克服蜘蛛絲產量低的挑戰，人工生產技術的發展將可能改變相關行業。透過改進蛋白質生產和紡織測試，未來有望實現大規模生產，從而推動生物材料的商業化，並為環保材料的使用提供新選擇。