脑蛋白研究如何引领科学家开发减震装甲

一项新研究表明，蛋白质已被用来生成一种能够吸收超音速撞击的材料。这项研究尚未经过同行评审，报告了这种材料如何吸收速度为每秒 1.5 公里（3,355 英里/小时）的炮弹，同时保留炮弹，以便轻松移除。

这我们之前报道过它在记忆是如何运作的，称为。现在，一位生物学家和一位化学家之间的一次偶然交谈开辟了一条全新的研究途径。

英国肯特大学的主要作者本·古尔特 (Ben Goult) 告诉 IFLScience：“虽然这与我实验室关于 MeshCODE 理论中对塔林的研究以及记忆的机械基础的主要研究有很大不同，但这是我最喜欢的附带项目和合作之一。”

当 talin 分子受到机械应力时，蛋白质结构内的开关域会展开，从而有效地拉伸分子。随着张力的增加，每个域的展开都会重新引入一些松弛，从而稍微降低张力，然后张力再次增加，下一个域展开。这个过程是完全可逆的；一旦释放所有张力，蛋白质就会折叠回其原始形状。此视频展示了折叠和展开的过程。

古尔特碰巧与肯特大学化学系的同事 Jen Hiscock 教授讨论了这个问题，她指出，talin 的这种神奇特性可以用于减震应用。这听起来像是一次绝佳的合作机会。

“经过初步讨论后，我们决定联手开展合成生物学项目，将塔林开发为减震器，以生成由塔林构成的新型材料，我们称之为塔林减震材料 (TSAM)。这是一次完美的合作，因为它结合了我在塔林机械生物学方面的经验和 Jen 在化学和材料科学方面的经验，”Goult 说道。“我们以一种全新的方式结合了这些专业知识。”

第一个 TSAM 是由当时的博士生 Jack Doolan 制作的。大量重新设计的 talin 分子（包含前三个开关域）被制作出来并连接在一起形成网状。最终结果是一种凝胶状材料，称为。

肯特大学天体物理系拥有世界上最快的轻气枪在欧洲，因此团队利用它来对 TSAM 进行全面测试。

他们的发现完全出乎意料。

“当受到每秒 1.5 公里的超音速射击时，我们的 TSAM 不仅能吸收冲击力，还能捕获/保存射弹，这使得 TSAM 成为首个实现这一目标的蛋白质材料。这种粒子保存能力让物理学家们非常兴奋，因为这是他们见过的第一个能完整捕获粒子的材料，”Goult 继续说道。

这种减震能力，加上由于塔林分子的可逆折叠/展开而具有自我修复能力的事实，意味着 TSAM 可能具有巨大的潜力。该团队已经与英国国防部进行了谈判，并希望很快开始对该材料进行实地测试。从塔林分子的不同区域开始，他们可能会开发出一套类似的材料，所有材料的特性都略有不同。

“除了在以塔林为基础的装甲、国防和航空航天领域的潜在作用外，这种减震材料在生产下一代商业产品（例如手机壳/跑鞋/汽车保险杠）方面也备受追捧，”古尔特解释说。

科学史上充满了无意的、偶然的发现，从青霉素到微波炉。正如古尔特所指出的，“也许很快我们所有人都会使用含有塔林的产品” ，如果我们真的这么做了，这一切都要追溯到大学走廊里两位同事的一次偶遇。

该研究的预印本可在以下网址获取：bioRxiv。