蛛絲蛋白應用簡介

看起來細弱的蛛絲，具有"內(nèi)剛"的特性。它極的機械特性，使它具有了被仿制和工業(yè)應用的重要價值。

蜘蛛拖絲是由22，000多個堿基對編碼的富含甘氨酸的多聚體。很多普通溶劑難以降解拖絲。從對蜘蛛Nephila clavata的拖絲和捕捉絲的機械性質(zhì)的研究，以及紫外線和酸雨對它們強度影響 研究結(jié)果看，可總結(jié)出以下幾點：

(1)拖絲的斷裂壓力大約為1500Mpa，斷裂張力大約為0.3，模度大約為10Gpa，幾乎與最好的人造纖維(如aramid纖維)相等；

(2)捕捉絲的負載張力曲線是"J"型的，斷裂張力量大于200%，但耐久負載比拖絲小得多；

(3)紫外線照射和類酸雨可使絲降解。

對于蜘蛛來說，織一張蛛網(wǎng)是件平常事，為了生存，它們要織網(wǎng)。對于人類來說，很早就想合成蜘蛛產(chǎn)生的強勁、柔韌的絲。然而，這種材料很難得到的。紡織專家認為蛛絲是可做防彈衣的絲，我們有兩種方法可獲得這種絲：一是從捕到的蜘蛛收獲這種絲，但無可操作技術支持；二是在實驗室中復制。后一種途徑正是SSM

Natick Research Development和Engineering Center(NRDEC)正在開展的，并取得了可喜的成績。

仿制蛛絲一直是纖維工業(yè)許多年的奮斗目標。NRDEC至少從60年代起就是這一努力的帶頭者。工業(yè)界的興趣和NRDEC長期奮斗的原因是：研究已經(jīng)表明。這種纖絲的堅韌性使其適合于做高級防彈衣。制作防彈衣的材料必須是高強度、高模系數(shù)和高伸長斷裂點，也就是說，材料必須是極堅韌的。軍隊目前的防彈衣是用13層Kevlar

Ⅱ制成的，令人吃驚的是，蛛絲的堅韌性是Kevlar

Ⅱ織品的3倍!其超級伸長能力使它斷裂時需要吸收更多的能量，理論上可以使射彈更有效地減速。把它用于防彈衣，會起到極好的消力作用，對破碎作用是一種很大的障礙。

從活的大量蜘蛛中收獲蛛是行不通的，它們不能象蠶那樣群體飼養(yǎng)。因此，科學家的目標只能用生物技術生產(chǎn)蛛絲蛋白，即將這種飼養(yǎng)。因此，科學家的目標只能用生物技術生產(chǎn)蛛絲蛋白，即將這種蛋白的基因轉(zhuǎn)移到細菌中，用細菌能大量生產(chǎn)這種蛋白。向著實現(xiàn)這一目標的努力的一個重要突破是NRDEC的Science和Technology

Directorate的研究者能夠克隆蜘蛛N.clavipes造絲基因。一旦分離出這些基因，就可將它們插入到E.coli的DNA中，然后誘導E.coli復制這些蛛絲。在沒有蜘蛛存在的發(fā)酵罐中以生產(chǎn)出來，這些絲已被紡成纖維，并獲得了幾項技術專利。

重組子蛛絲的產(chǎn)生和絲纖維的紡成是一重要的成就，但這些纖維要用做防彈材料還有許多工作要做，其中極重要是如何誘導細菌提高產(chǎn)量。

蛛絲已經(jīng)吸引了許多公司和大學的研究人員：如Dupont Hoechst-Celanese,

Cornell和Oxford。最近，NRDEC與Agricola簽署了一項合作研究和發(fā)展的協(xié)議，共同努力去發(fā)展大量生產(chǎn)重組子蛛絲纖維的技術。該協(xié)議可能奠定大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)基礎。

除了發(fā)展超級防彈衣和盔甲的潛在價值以外，蛛絲還有許多其它的軍事用途，如做降落傘布和降落傘索。從商業(yè)上講，蛛絲具有巨大的市場，它可用于做纜繩和各種生物醫(yī)學裝置，包括縫合線和人造肌腱。

馬薩諸塞州立大學的研究者也報導了運用基因工程技術制造蛛絲的研究進展，聚合物科學家David

tirrell報導了蛛絲的主要組成是兩種最簡單的氨基酸-甘氨酸和丙氨酸。Cornell大學的學者發(fā)現(xiàn)，這些氨基酸的組成與蛛絲的令人難以置信的強度有關，拖絲的強度至少有鋼的5倍，彈性為尼龍的2倍，并且防水和可伸展。生物工程材料研究領域的知名學者Tirrel，他指出可以利用重組DNA技術去合成蛛絲，他和其他材料科學家利用該技術制造了一種全新的生物工程材料，克隆了一個特異的基因，并把它插入到細菌中(如E.coli)，然后利用這種細菌合成這種蛋白質(zhì)。例如，蛛絲可以在實驗室中通過取一種蜘蛛綱動物的基因，并插入到細菌基因組中來制造。

對拖絲的研究使我們對生物物質(zhì)有更深刻的了解，這些生物物質(zhì)可轉(zhuǎn)變成商業(yè)上的巨大效益。徹底查明蛛絲的結(jié)構，探索應用領域，將是一個令人激動的材料研究新方向。