最新研究发现 蚕丝天然强度的秘密 人工合成不远了

蚕丝蛋白受到特定金属离子和酸碱值（pH）影响，这些纤维结构在接近丝腺的地方排列成鱼骨状，能够在受到明显拉伸时保持强度。(图:shutterstock/达志)

科学界长期以来一直对蚕丝的自然形成机制感到好奇。科学家们一直致力于寻找一种方法，能够制造出与蚕丝和蜘蛛丝相似甚至更优质的合成纤维，但超过一个世纪以来一直未有突破，然而，中国大陆研究人员终于发现了蚕丝之所以具有天然强度的秘密，蚕丝蛋白结构受到特定金属离子和酸碱值（pH）影响，这些纤维结构在接近丝腺的地方排列成鱼骨状，能够在受到明显拉伸时保持强度。

根据3月30日发表在《ScienceDirect》的研究，蚕丝作为自然界中最优质的蛋白纤维之一，具有惊人的性能，根据历史记载，蚕丝作为纺织材料已有5000多年的历史。

中国重庆西南大学生物科学中心提供了研究所使用的蚕种为菁松（Jingsong）研究人员将蚕的幼虫在室温下养育，直到它们发育到茧蛹阶段，然后迅速使用液氮进行冷冻，并储存在-80°C的环境中。

在接下来的四年里，科学家们精心解剖了超过2万只冷冻蚕幼虫的产丝器官。他们筛选了1000多种化合物和5000种以上的化合物组合，以了解自然蚕丝蛋白（NSF）的物理结构和排列方式，从而理解蚕和蜘蛛如何创造蚕丝。

在实验室环境中测试时，研究团队发现，2种物质——amphipol 和毛地黄皂苷（digitonin），有助于稳定蚕丝蛋白的结构。然后，利用现代科学技术，检查了蚕丝蛋白在蚕的丝腺中的自然结构和排列方式。

他们发现，NSF在整个丝腺中形成微小的无序纤维结构，这些结构受到特定金属离子和酸碱值（pH）影响。这些纤维结构在接近丝腺的地方排列成鱼骨状，有助于蚕的产丝过程。不过研究人员表示，这些纤维如何自然组装成鱼骨状，形成丝腺中的排列模式，仍然存在着不确定性，

最近的研究显示，有结构的鱼骨状模式能够在受到明显拉伸时保持强度，这表明它们对于蚕丝的耐久性至关重要。