德科學家破解蜘蛛絲強韌之謎 研發仿生裝置

德科學家破解蜘蛛絲強韌之謎 研發仿生裝置
2010年05月15日12:09
來源：《科技日報》

蜘蛛絲是目前已知彈性和韌性最高的天然纖維，其抗張強度是鐵的5倍，是現有最好的人造纖維的3倍。那麼，蜘蛛如何在短時間內，利用存儲在絲腺中的蜘蛛絲蛋白制造出纖長的、非常穩定且彈性很好的蜘蛛絲呢？德國慕尼黑工業大學、拜羅伊特大學的科學家在5月13日出版的《自然》雜志上揭示了這個秘密。

　　慕尼黑工業大學的荷斯特·克斯樂教授稱，天然蜘蛛絲的彈性和抗張強度無與倫比，其可以應用於很多領域：從可吸收的手術縫合材料到自動化工業使用的纖維等。如果解開這個謎題，或許有助於研究人員研發出穩定的人造蜘蛛絲纖維。

　　蜘蛛絲包含很多蛋白分子，這些蛋白分子是由數千個氨基酸組成的長鏈。X射線結構分析顯示，在蜘蛛絲纖維中的某些區域，幾個蛋白長鏈通過穩定的物理鏈接相互絞合在一起，從而讓蜘蛛絲纖維非常穩定﹔而不發生鏈接的區域可以讓蜘蛛絲纖維擁有很高的彈性。

　　不過，當絲蛋白還在蜘蛛的絲腺中時，雖然高密度的絲蛋白被存儲在一個充滿鹽水的環境中，但這些絲蛋白長鏈卻並沒有發生簇擁和鏈接。慕尼黑理工大學化學系的湯姆斯·史凱貝解釋道，在絲腺中的存儲環境下，兩個長鏈中相互鏈接的區域並非平行放置，這樣就有效地阻止了長鏈的相互絞合。

　　當絲蛋白進入紡紗管道，它們遇到了一個鹽水濃度和組成完全不同的環境，這使得這些蛋白長鏈會平行對齊，讓那些負責相互鏈接的區域“肩並肩”地並排在一起，由此形成了穩定的蜘蛛絲。

　　使用微系統技術，研究人員研發出了一個人工的紡紗管道。同時，拜羅伊特大學的科學家正在研發仿生紡紗裝置，希望能夠制造出人工蜘蛛絲。（劉霞）

http://scitech.people.com.cn/BIG5/11604339.html

蜘蛛絲結構研製強韌物料
2010年03月16日(二)
【本報訊】美國有科學家深入研究蜘蛛絲後，發現蜘蛛絲的堅韌源自其獨特結構，若將同樣的結構原理採用於其他物質上，相信可造出極度強韌的超級人造物料。

美國麻省理工土木及環境工程學的研究員發現，蜘蛛絲的主要成分蛋白質，形成一種薄薄的晶體片層結構beta-sheets。這種結構能讓絲中的氫鍵更緊密地結連，保護蜘蛛絲不受外來力量破壞。研究員亦發現，晶體的大小對蜘蛛絲的堅韌性尤其重要，如果晶體僅約三納米般大（一納米為十億分之一米），蜘蛛絲會變得堅硬且強韌，但若大至五納米，反而會變得脆弱易斷。

晶體排列獨特
研究員認為，若能加以利用蜘蛛絲獨特的晶體排列結構，即使是稻草及麻等便宜東西，一樣可用來研製出堅韌無比的超級物料。如果使用碳物質，所造出來的物料相信比蜘蛛絲更強韌。
http://orientaldaily.on.cc/cnt/china_world/20100316/00180_067.html?pubdate=20100316