最新研究發現 蠶絲天然強度的秘密 人工合成不遠了

蠶絲蛋白受到特定金屬離子和酸鹼值（pH）影響，這些纖維結構在接近絲腺的地方排列成魚骨狀，能夠在受到明顯拉伸時保持強度。(圖:shutterstock/達志)

科學界長期以來一直對蠶絲的自然形成機制感到好奇。科學家們一直致力於尋找一種方法，能夠製造出與蠶絲和蜘蛛絲相似甚至更優質的合成纖維，但超過一個世紀以來一直未有突破，然而，中國大陸研究人員終於發現了蠶絲之所以具有天然強度的秘密，蠶絲蛋白結構受到特定金屬離子和酸鹼值（pH）影響，這些纖維結構在接近絲腺的地方排列成魚骨狀，能夠在受到明顯拉伸時保持強度。

根據3月30日發表在《ScienceDirect》的研究，蠶絲作爲自然界中最優質的蛋白纖維之一，具有驚人的性能，根據歷史記載，蠶絲作爲紡織材料已有5000多年的歷史。

中國重慶西南大學生物科學中心提供了研究所使用的蠶種爲菁鬆（Jingsong）研究人員將蠶的幼蟲在室溫下養育，直到它們發育到繭蛹階段，然後迅速使用液氮進行冷凍，並儲存在-80°C的環境中。

在接下來的四年裡，科學家們精心解剖了超過2萬隻冷凍蠶幼蟲的產絲器官。他們篩選了1000多種化合物和5000種以上的化合物組合，以瞭解自然蠶絲蛋白（NSF）的物理結構和排列方式，從而理解蠶和蜘蛛如何創造蠶絲。

在實驗室環境中測試時，研究團隊發現，2種物質——amphipol 和毛地黃皁苷（digitonin），有助於穩定蠶絲蛋白的結構。然後，利用現代科學技術，檢查了蠶絲蛋白在蠶的絲腺中的自然結構和排列方式。

他們發現，NSF在整個絲腺中形成微小的無序纖維結構，這些結構受到特定金屬離子和酸鹼值（pH）影響。這些纖維結構在接近絲腺的地方排列成魚骨狀，有助於蠶的產絲過程。不過研究人員表示，這些纖維如何自然組裝成魚骨狀，形成絲腺中的排列模式，仍然存在着不確定性，

最近的研究顯示，有結構的魚骨狀模式能夠在受到明顯拉伸時保持強度，這表明它們對於蠶絲的耐久性至關重要。