合成蜘蛛絲

朱崇愷

蜘蛛絲是自然界中強度最大、最堅韌的材料之一，它的強度與鋼一樣堅固，韌性甚至比防彈用的凱夫拉纖維更強。蛛絲這種無與倫比的強度和韌性組合使這種蛋白質(zhì)材料成為許多應(yīng)用的理想選擇，比如超薄手術(shù)縫合線、防彈服裝等。但不幸的是，由于蜘蛛的領(lǐng)土意識和自相殘殺的本能，它們的絲不可能大規(guī)模地生產(chǎn)，因此其實際應(yīng)用還沒有實現(xiàn)。

盡管科學(xué)家們之前已經(jīng)能夠制造出某些形式的合成蛛絲，但卻無法設(shè)計出包含大部分天然蛛絲特性的材料。時至今日，圣路易斯華盛頓大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院張福忠副教授在《生物大分子》雜志上發(fā)表了新的研究，表明蛛絲的拉伸強度和韌性與其分子量保持正相關(guān)—分子越大，絲就越強—即使在合成絲中也是如此。張福忠副教授新合成的人造蛛絲的分子重量（556 kDa）幾乎是原先紀錄保持者（285 kDa）的兩倍，甚至超過了天然拉絲蛛絲蛋白（370 kDa）。這里kDa為千道爾頓，是一種原子量單位。

展望未來，張福忠副教授的實驗室正致力于使用生物合成絲纖維取代工業(yè)中使用的由石油生產(chǎn)的合成纖維。此外，他們的工作還顯著表明，如果能夠生產(chǎn)出更大的蛋白質(zhì)，這種纖維的強度和韌性還可以繼續(xù)增加。