帶有蜘蛛基因的蠶紡出的纖維比防彈背心中使用的纖維堅韌六倍
2023/11/21 @國際
摘要
中國科學家首次利用基改蠶成功生產出全長蜘蛛絲纖維，這種絲具有高強度和韌性，有潛力為尼龍等合成纖維提供永續且品質更好的替代品。
示意圖
蛛絲是自然界機械性質最優異的蛋白質纖維，其強度為鋼的5至10倍，其彈性使其能吸收比芳綸纖維(Aramid Fiber)多3倍的能量。因而享有 「生物鋼鐵」的美譽。由於其優異的性能，可廣泛應用於軍事、航太技術、生物醫學等領域，但由於蜘蛛同類相食的特性，使蜘蛛絲始終存在難以量產的問題。
中國東華大學生物與醫學工程學院的研究人員將大腹鬼蛛（Araneus ventricosus）的蜘蛛絲蛋白基因插入蠶的DNA中，利用CRISPR-Cas9基因編輯技術和顯微注射，使蜘蛛絲蛋白可在蠶的腺體中表達，生產出的纖維具有高拉伸強度（1,299 MPa）和韌性（319 MJ/m3），比防彈背心中使用的克維拉（Kevlar）纖維堅韌六倍。由於蠶絲是目前唯一大規模商業化、飼養技術成熟的動物絲纖維，因此，利用基因改造蠶生產蜘蛛絲纖維擁有低成本、可大規模商業化等優勢。
這項研究是第一個利用蠶成功生產全長蜘蛛絲蛋白的研究，該技術可用於製造尼龍等合成商業纖維的環保替代品。研究人員表示，蜘蛛絲是一種亟待開發的戰略資源，這項研究中生產的纖維具有極高的機械性能，可用作手術縫合線，滿足全球每年超過 3 億例手術的需求，還可以用來製造更舒適的服裝和創新的防彈背心，在智慧材料、軍事、航太技術和生物醫學工程方面都有應用潛力。未來，研究人員還計劃開發可以以天然和基因工程胺基酸生產蜘蛛絲纖維的轉基因蠶。【延伸閱讀】- 利用蠶絲及蜘蛛絲作為神經損傷修復材料的應用
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