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  在科學研究領域，仿生相對屬于一種創新的捷徑。但與天然的蛛絲相比，實驗室合成的效果普遍不太理想。好消息是，圣路易斯華盛頓大學的研究人員，剛剛找到了新的方法 —— 借助細菌的力量，將大分子蛋白質，轉變為多項關鍵性能不遜于天然產物的合成蛛絲。已知的是，蛛絲比在強度媲美鋼鐵的同時、韌性又優于凱夫拉（Kevlar），屬于自然界中最令人印象深刻的材料之一。

  它從更大分子量的蛋白質中分離出來，與天然物質相比，其多項關鍵指標并不遜色。

  該校工程與應用科學學院研究團隊，在 8 月 20 號發表在《生物大分子學》雜志上的文章中表示：

  蜘蛛絲的拉伸強度和韌性，預期分子量保持正相關 —— 分子量越大、則蛛絲越強。但在合成領域，前一個記錄保持者的重量，幾乎是天然蛛絲的兩倍。

  即便如此，有關合成蛛絲的研究，還遠未達到能夠支撐其大規模應用的地步。有人想過養殖蜘蛛，甚至通過生物技術，將蛛絲基因拼接到其它生物上，但產能依然是個問題。

  在這項新研究中，團隊的重心已不是改造細菌，而是試圖提升合成蛛絲在分子水平上的性能。其關鍵在于怎么融合蛋白質，該過程由特定的 DNA 序列推動，序列重復的次數越多、蛋白質就越大、所得的合成蛛絲也就越強。

新型生物合成蛛絲的顯微鏡圖像

  盡管聽起來很簡單，但團隊必須克服的第一個障礙，就是細菌無法處理過大的序列、并將之切分成小塊。

  為了解決這個問題，研究人員在 DNA 中添加了一個新的短序列。它會觸發蛋白質之間的化學反應，讓它們融合形成更大的蛋白質。

  最終，他們打造出了測量值為 556 kDa 的絲蛋白鏈。這較通普通天然絲蛋白的 370 kDa 更長，幾乎是其它生物合成蛛絲蛋白的兩倍（最大 285 kDa 左右）。

  為測試材料性能，研究團隊后續將這些較大的蛋白質紡成了纖維，直徑約為人類頭發絲的 1 / 10 。結果發現，新材料在拉伸強度、韌性、延展性、抗變形性等方面，都可與天然蛛絲相媲美。

  有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的Biomacromolecules期刊上。原標題為：《Recombinant Spidroins Fully Replicate Primary Mechanical Properties of Natural Spider Silk》

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.biomac.8b00980