
蜘蛛丝比钢和任何可用的人造纤维强,工程师长期以来一直困扰着如何以这种强度和柔韧性来炮制材料。他们可能更近一步。
研究人员刚刚发现了一步丝绸制作过程:八足动物的液体蛋白如何在通知中携带到网络上。
具体而言,蜘蛛丝具有五倍的拉伸强度(衡量了在破裂之前可以拉伸多少物质)的钢,而当今最好的人造纤维的钢丝具有三倍。
“自然的高弹性和极端拉伸强度蜘蛛丝即使是由纯蜘蛛丝蛋白产生的纤维,也是无与伦比的。
凯斯勒(Kessler)及其同事想提出一个特别令人困惑的问题:蜘蛛如何将丝绸的成分保持在如此高的浓度下,准备好一会儿旋转到网络上?
蜘蛛丝由蛋白质分子制成,这些蛋白质分子将长链连接在一起。在某些地区,蛋白质链通过物理连接连接,这些链接在这些地区提供了稳定性。在其他区域,蛋白质链保持不连续,使线程具有高弹性。
在变成丝绸之前,蛋白质被储存在蜘蛛的丝绸腺中,并在液体溶液中挤满了。谜团是如何将蛋白质存储在如此高的集中度中,而没有负责在蜘蛛准备构造丝绸之前过早地相互互动并团结在一起的区域。
为了发现,研究人员使用了一种称为核磁共振光谱的技术。这项技术使他们可以在欧洲花园蜘蛛的丝绸腺体中凝视(蜘蛛界)研究控制蛋白质将如何结合在一起形成纤维的元素。
“在存储条件下真丝腺这些控制域的搭配方式是相互连接的,使这两个连锁店的相互联系区域都不能彼此平行,”同样在德国的Bayreuth大学的共同研究员Thomas Scheibel说。
蛋白质链以某种方式存储,因此在液体溶液中,它们不会连接在一起。一旦进入蜘蛛的旋转管,在制成丝线的旋转管道,蛋白质就会遇到一个完全不同的盐浓度和成分的环境。在这里,长蛋白质链并行对齐,从而将负责并排相互联系的区域形成稳定的丝绸纤维。
如果科学家能够理解蜘蛛丝构成的这些细节,他们最终可能能够建造人造物质。研究人员说,这种线程对于从手术缝合材料到汽车行业的技术纤维的用途将是无价的。
该研究的结果将在5月13日的《自然》杂志上详细介绍。
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