英國劍橋(qiao)大(da)(da)學的研究(jiu)人(ren)員模仿自(zi)然界中很(hen)堅(jian)(jian)固的材料之(zhi)一(yi)——蜘蛛絲(si)的特性(xing)，創(chuang)造了一(yi)種基于(yu)植物(wu)的、可(ke)(ke)(ke)持續的、可(ke)(ke)(ke)伸縮(suo)的聚合物(wu)薄(bo)膜。這種新材料與(yu)當(dang)今使用(yong)的許多(duo)普通(tong)塑(su)料一(yi)樣堅(jian)(jian)固，可(ke)(ke)(ke)以取代許多(duo)普通(tong)家用(yong)產(chan)品中的一(yi)次性(xing)塑(su)料。同時，該材料無須工業堆(dui)肥設(she)備就可(ke)(ke)(ke)在大(da)(da)多(duo)數(shu)自(zi)然環境安(an) 全降解，也可(ke)(ke)(ke)實現(xian)工業化(hua)大(da)(da)規模生產(chan)。研究(jiu)結果10日發表在《自(zi)然·通(tong)訊》雜(za)志(zhi)上。
領導這(zhe)項(xiang)研(yan)究的(de)劍橋大學優素(su)福·哈(ha)米德(de)化學系的(de)圖瑪斯·諾爾斯教授表示，蜘蛛絲(si)這(zhe)樣的(de)材料之所以如此堅(jian)固的(de)關鍵原因(yin)之一(yi)是氫鍵在空間中規則地排列，而且密(mi)度非常高。
蛋白質具(ju)有分子自(zi)組織(zhi)和自(zi)組裝的(de)傾(qing)向(xiang)，特別是(shi)作為食(shi)品(pin)工(gong)業副(fu)產品(pin)的(de)植(zhi)物(wu)蛋白質含量豐富，可持續獲得。該研究(jiu)的(de)合著(zhu)者馬(ma)克·羅德(de)里格斯·加(jia)西亞博士研究(jiu)如何在其他蛋白質中(zhong)復制(zhi)這種規則(ze)的(de)自(zi)我(wo)排列。
研究人員將大豆(dou)分離蛋白（SPI）作為(wei)測試植物蛋白，因為(wei)作為(wei)豆(dou)油(you)生產的(de)(de)副產品，SPI很(hen)容易獲得。但(dan)是(shi)，像SPI這樣的(de)(de)植物蛋白在水(shui)中的(de)(de)溶解性很(hen)差，因此很(hen)難控制它們自組裝(zhuang)成(cheng)有序的(de)(de)結構。此次，通(tong)過使用SPI，他們成(cheng)功在沒有蜘(zhi)蛛的(de)(de)情(qing)況下，復制了類似蜘(zhi)蛛絲的(de)(de)結構，即(ji)所(suo)謂的(de)(de)“純素蜘(zhi)蛛絲”。
新技術使(shi)用環境友(you)好的(de)乙酸(suan)和水的(de)混合物，結合超聲(sheng)波(bo)和高溫，提高了SPI的(de)溶解度。這種方法產生的(de)蛋白質(zhi)結構(gou)，在氫鍵(jian)形(xing)成(cheng)的(de)引導下具有增(zeng)強的(de)分子(zi)間相互(hu)作用。在第 二步(bu)中(zhong)，溶劑被去(qu)除(chu)，從而形(xing)成(cheng)不溶于水的(de)薄膜。
諾(nuo)爾斯(si)說：“因為所(suo)有的(de)蛋(dan)(dan)白(bai)質都是(shi)由多肽鏈組成(cheng)的(de)，所(suo)以在合(he)適(shi)的(de)條件(jian)下，我們可以使植物蛋(dan)(dan)白(bai)質像蜘(zhi)蛛(zhu)絲(si)一樣自我組裝。”蜘(zhi)蛛(zhu)體內(nei)的(de)絲(si)蛋(dan)(dan)白(bai)溶解(jie)在水溶液中(zhong)，然后(hou)通過紡絲(si)過程(cheng)聚集(ji)成(cheng)非常堅固的(de)纖維，過程(cheng)只(zhi)需(xu)要很少的(de)能量。
該(gai)材料具有(you)(you)與低(di)的密度聚乙(yi)烯等高性能(neng)工程塑料相當的性能(neng)。化學交(jiao)聯經常(chang)(chang)用(yong)于提高生物(wu)聚合物(wu)薄膜的性能(neng)和耐(nai)受性。常(chang)(chang)用(yong)的交(jiao)聯劑是不可持續的，甚至可能(neng)有(you)(you)毒(du)，而該(gai)新材料的優(you)勢在于多肽鏈的規(gui)則排列(lie)，這(zhe)意味(wei)著不需要化學交(jiao)聯，因此此項技(ji)術不再用(yong)到有(you)(you)毒(du)元素(su)。
總編輯圈(quan)點
大自然的(de)鬼斧神(shen)(shen)工塑造了(le)蜘蛛(zhu)的(de)神(shen)(shen)奇(qi)屬(shu)性(xing)(xing)。正(zheng)是(shi)漫長(chang)的(de)自然選擇(ze)，促(cu)成了(le)蛛(zhu)絲(si)這種(zhong)2500多根納米(mi)線組成、卻十分纖細且(qie)兼具強度和(he)韌性(xing)(xing)的(de)物(wu)質(zhi)。其至(zhi)今(jin)仍是(shi)仿生學領域的(de)重(zhong)要(yao)研(yan)究(jiu)目標(biao)之一。對蛛(zhu)絲(si)的(de)破解和(he)模擬，不但對現代技術的(de)發展(zhan)大有助益，還能如本文中的(de)研(yan)究(jiu)一樣，對環境(jing)保護貢獻(xian)一份重(zhong)要(yao)力量。
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