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 蜘蛛絲蛋白是貨真價(jià)實(shí)的最強(qiáng)韌材料之一，比一些鋼合金以及凱夫拉纖維還要堅(jiān)韌，可應(yīng)用于縫合手術(shù)的超薄縫合線和防彈材料。然而，不同于其他蠶蟲，蜘蛛的領(lǐng)地意識(shí)極強(qiáng)、自相殘殺的特性使得它很難大量飼養(yǎng)，蜘蛛絲的大規(guī)模生產(chǎn)也就難以實(shí)現(xiàn)。為此，材料學(xué)家花了很多年時(shí)間研究怎么合成出可替代蛛絲的產(chǎn)品。

現(xiàn)在，密蘇里州圣路易斯華盛頓大學(xué)的Fuzhong Zhang及其同事已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種細(xì)菌，可產(chǎn)生生物合成蜘蛛絲，且物理特性與天然蛛絲相當(dāng)。工程蛋白是之前合成的任何此類蛋白質(zhì)的兩倍。其蛋白質(zhì)鏈?zhǔn)?56千道爾頓（kDa），包含192個(gè)重復(fù)的克拉維斯拖索蛋白spidroin的重復(fù)圖案。在這之前，最大的合成蛛絲蛋白僅有285 kDa，即使天然的拉絲蛋白通常也只有370kDa，雖然天然絲存在較大的波動(dòng)。與天然絲一樣，蛋白質(zhì)的拉伸強(qiáng)度和韌性與其分子量正相關(guān)。

Zhang解釋說(shuō)：“人們目前普遍只知道較小尺寸的蛋白質(zhì)有這種相關(guān)性，而我們發(fā)現(xiàn)在大尺寸下仍存在很好的相關(guān)性。”團(tuán)隊(duì)成功的關(guān)鍵是使用蛛絲的重復(fù)圖案來(lái)設(shè)計(jì)合成蛋白，以使蛋白絲盡可能大。當(dāng)然，該操作存在一個(gè)限制，細(xì)菌不再能延長(zhǎng)蛋白絲的長(zhǎng)度，它們的酶會(huì)將蛋白絲切割成較小的塊。該團(tuán)隊(duì)通過添加額外的DNA序列來(lái)規(guī)避這個(gè)眾所周知的問題，該序列促進(jìn)形成的蛋白質(zhì)塊之間反應(yīng)融合。蛋白絲材料合成成功后，團(tuán)隊(duì)將其進(jìn)行了機(jī)械測(cè)試，測(cè)量的拉伸強(qiáng)度為1.03±0.11千兆帕斯卡，模量為13.7±3.0 GPa，伸長(zhǎng)率為18±6％，韌性為114±51兆焦耳/立方米。

“我們將繼續(xù)努力改進(jìn)制備工藝，使其更易于處理，所需藥品更少以及提高它的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，以促進(jìn)該合成蛋白絲的可擴(kuò)展性和經(jīng)濟(jì)型。“Zhang補(bǔ)充道。該團(tuán)隊(duì)目前正在探索該生物合稱法的極限，有望為其生物合稱絲添加更多的質(zhì)量，使其特性與天然蜘蛛絲相媲美，甚至超越天然蛛絲。