英國劍橋大(da)學的(de)(de)(de)(de)研究人員模(mo)(mo)仿自(zi)(zi)然(ran)界中(zhong)很堅固(gu)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)之一(yi)——蜘蛛絲的(de)(de)(de)(de)特(te)性，創造了一(yi)種(zhong)基于(yu)植物的(de)(de)(de)(de)、可(ke)(ke)持續的(de)(de)(de)(de)、可(ke)(ke)伸(shen)縮的(de)(de)(de)(de)聚合物薄膜。這種(zhong)新材(cai)料(liao)(liao)與當今使用的(de)(de)(de)(de)許多普通塑料(liao)(liao)一(yi)樣(yang)堅固(gu)，可(ke)(ke)以取代許多普通家用產(chan)品(pin)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一(yi)次性塑料(liao)(liao)。同時，該材(cai)料(liao)(liao)無須工(gong)業堆肥設(she)備就可(ke)(ke)在大(da)多數自(zi)(zi)然(ran)環境安 全降(jiang)解，也可(ke)(ke)實現工(gong)業化大(da)規(gui)模(mo)(mo)生(sheng)產(chan)。研究結果10日發表在《自(zi)(zi)然(ran)·通訊》雜志上。
領導這(zhe)項(xiang)研(yan)究的(de)(de)劍(jian)橋大學優素(su)福·哈米德化(hua)學系(xi)的(de)(de)圖瑪(ma)斯(si)·諾爾斯(si)教授表示，蜘蛛(zhu)絲這(zhe)樣的(de)(de)材料之所以(yi)如此堅固的(de)(de)關鍵原因之一是氫鍵在空(kong)間中規則地排(pai)列，而且密度非常高。
蛋(dan)白質(zhi)具有分子(zi)自組織和自組裝的(de)傾向(xiang)，特別是(shi)作為食品工業副產品的(de)植物蛋(dan)白質(zhi)含量豐富，可持續獲得。該研究(jiu)的(de)合著者(zhe)馬克·羅德里格斯·加(jia)西亞博士(shi)研究(jiu)如何在其(qi)他蛋(dan)白質(zhi)中復制這種規則的(de)自我排列。
研究(jiu)人員將大豆分離蛋白（SPI）作為(wei)測試植物(wu)蛋白，因(yin)為(wei)作為(wei)豆油生產的(de)(de)副產品，SPI很(hen)容易獲得(de)。但是(shi)，像SPI這樣的(de)(de)植物(wu)蛋白在水(shui)中的(de)(de)溶解性很(hen)差，因(yin)此很(hen)難(nan)控制(zhi)它們(men)自組裝成有序的(de)(de)結構。此次(ci)，通過(guo)使用SPI，他們(men)成功(gong)在沒有蜘(zhi)(zhi)蛛的(de)(de)情況(kuang)下，復制(zhi)了(le)類似蜘(zhi)(zhi)蛛絲(si)的(de)(de)結構，即所謂的(de)(de)“純素蜘(zhi)(zhi)蛛絲(si)”。
新技術使用(yong)環境友好的(de)(de)乙酸和水的(de)(de)混合(he)物，結合(he)超聲波和高溫(wen)，提(ti)高了SPI的(de)(de)溶(rong)解度。這(zhe)種方法產生的(de)(de)蛋白質結構，在氫鍵形成(cheng)的(de)(de)引(yin)導下具(ju)有增強的(de)(de)分(fen)子間(jian)相互作(zuo)用(yong)。在第 二步中，溶(rong)劑被去除(chu)，從而形成(cheng)不(bu)溶(rong)于水的(de)(de)薄膜。
諾(nuo)爾斯(si)說(shuo)：“因為所有(you)的蛋白質都是由多肽鏈組成(cheng)的，所以在(zai)合適的條件下，我們可以使植物(wu)蛋白質像蜘蛛絲一樣自我組裝。”蜘蛛體內(nei)的絲蛋白溶解在(zai)水(shui)溶液(ye)中，然后(hou)通過(guo)紡(fang)絲過(guo)程(cheng)聚集(ji)成(cheng)非常堅固的纖維，過(guo)程(cheng)只需要很少的能量(liang)。
該材(cai)料(liao)(liao)具(ju)有與低的密度聚乙烯(xi)等(deng)高性能(neng)(neng)工(gong)程塑料(liao)(liao)相當(dang)的性能(neng)(neng)。化(hua)(hua)學交聯經常用(yong)(yong)于提高生物聚合物薄膜(mo)的性能(neng)(neng)和(he)耐(nai)受性。常用(yong)(yong)的交聯劑是不可持續的，甚至可能(neng)(neng)有毒(du)，而該新(xin)材(cai)料(liao)(liao)的優勢在于多肽鏈的規則(ze)排列，這意味著不需要化(hua)(hua)學交聯，因此此項技術不再用(yong)(yong)到有毒(du)元素。
總編(bian)輯圈點
大自然的(de)鬼斧神工塑造了蜘蛛的(de)神奇(qi)屬(shu)性。正是漫長的(de)自然選擇，促成了蛛絲(si)這(zhe)種2500多根納米線組(zu)成、卻十(shi)分纖細且(qie)兼具強度和(he)韌性的(de)物(wu)質。其至今仍是仿生學領域的(de)重(zhong)要(yao)研(yan)究目標之一(yi)。對(dui)(dui)蛛絲(si)的(de)破(po)解(jie)和(he)模擬，不但對(dui)(dui)現代(dai)技術(shu)的(de)發(fa)展大有助益，還能如本文(wen)中的(de)研(yan)究一(yi)樣，對(dui)(dui)環境保護貢獻一(yi)份重(zhong)要(yao)力量。
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