中國(guó)科學(xué)家首次通過(guò)基因改造的蠶絲織造出蜘蛛絲，為合成纖維提供了一種環(huán)保的替代品。

　　這項(xiàng)研究于9月20日發(fā)表在《Matter》雜志上，首次成功利用基因改造的蠶絲織造出完整長(zhǎng)度的蜘蛛絲蛋白，其強(qiáng)度是防彈背心中使用的凱夫拉纖維的六倍。這一發(fā)現(xiàn)展示了一種可以用于制造環(huán)保替代品的技術(shù)，例如尼龍等合成商業(yè)纖維。

　　“蠶絲是目前唯一大規(guī)模商業(yè)化的動(dòng)物絲纖維，具有成熟的飼養(yǎng)技術(shù)，”Mi說(shuō)道?！耙虼耍没蚋脑斓男Q絲織造蜘蛛絲纖維可以實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模商業(yè)化?！?/p>

　　科學(xué)家們將蜘蛛絲視為一種可持續(xù)發(fā)展的替代品，合成纖維會(huì)釋放有害的微塑料到環(huán)境中，并且通常是使用產(chǎn)生溫室氣體排放的化石燃料制造的。但是，尋求自然的替代品并非沒(méi)有挑戰(zhàn)。

　　以前開(kāi)發(fā)的合成蜘蛛絲工藝在將一層糖蛋白和脂質(zhì)涂覆在絲上以幫助其抵御濕度和陽(yáng)光暴露方面遇到了困難，而這是蜘蛛在網(wǎng)上應(yīng)用的一種抗衰老的“皮膚層”。

　　Mi表示，基因改造的蠶絲解決了這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樾Q絲會(huì)自行涂覆一層類(lèi)似的保護(hù)層。

　　“蜘蛛絲是一種亟待探索的戰(zhàn)略資源，”該研究的第一作者、東華大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的博士候選人Junpeng Mi說(shuō)道?！斑@項(xiàng)研究中產(chǎn)生的纖維具有非常高的機(jī)械性能，在這個(gè)領(lǐng)域具有巨大的潛力。這種纖維可以用作外科縫合線，滿足每年超過(guò)3億次手術(shù)的全球需求。”

　　Mi表示，蜘蛛絲纖維還可以用于制造更舒適的服裝和創(chuàng)新型防彈背心，并且在智能材料、軍事、航空航天技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域可能有應(yīng)用。

　　為了從蠶絲中織造蜘蛛絲，Mi和他的團(tuán)隊(duì)將蜘蛛絲蛋白基因引入蠶絲的DNA中，以使其在蠶絲腺中表達(dá)，使用了CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)和數(shù)十萬(wàn)次對(duì)受精蠶卵的微注射的組合。

　　Mi表示，微注射是該研究中“最重要的挑戰(zhàn)之一”，但當(dāng)他在熒光顯微鏡下看到蠶絲腺發(fā)出紅光的時(shí)候，這意味著基因編輯成功，他感到非常高興。

　　研究人員還需要對(duì)轉(zhuǎn)基因蜘蛛絲蛋白進(jìn)行“定位”修飾，以確保其與蠶絲腺中的蛋白質(zhì)正確相互作用，確保纖維能夠正確織造。為了指導(dǎo)這些修飾，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了蠶絲的“最小基本結(jié)構(gòu)模型”。

　　Mi表示：“這個(gè)論文中引入的‘定位’概念，以及提出的最小結(jié)構(gòu)模型，與以往的研究有了顯著的不同。我們相信大規(guī)模商業(yè)化即將到來(lái)?！?/p>

　　未來(lái)，Mi計(jì)劃利用當(dāng)前研究中開(kāi)發(fā)的蜘蛛絲纖維的韌性和強(qiáng)度的見(jiàn)解，開(kāi)發(fā)出能夠從天然和工程氨基酸中產(chǎn)生蜘蛛絲纖維的基因改造蠶絲。

　　“引入超過(guò)一百種工程氨基酸的概念為工程蜘蛛絲纖維帶來(lái)了無(wú)限的潛力，”Mi說(shuō)道。

　　中國(guó)科學(xué)家用轉(zhuǎn)基因蠶絲織造出蜘蛛絲

　　這項(xiàng)研究為可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保纖維的制造提供了一種創(chuàng)新的方法。通過(guò)利用基因改造的蠶絲，科學(xué)家們成功地合成了蜘蛛絲纖維，這種纖維比傳統(tǒng)的合成纖維更堅(jiān)韌耐用，并且具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　傳統(tǒng)的合成纖維通常使用化石燃料制造，這會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體排放。而且，這些合成纖維在使用和處理過(guò)程中會(huì)釋放微塑料，對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響。相比之下，利用基因改造的蠶絲制造蜘蛛絲纖維是一種更環(huán)保的選擇。

　　蜘蛛絲纖維具有出色的機(jī)械性能，可以用于制造高強(qiáng)度的材料，如防彈背心和外科縫合線。此外，它還可以應(yīng)用于服裝、智能材料、軍事、航空航天技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。

　　這項(xiàng)研究的成功為大規(guī)模商業(yè)化鋪平了道路，為未來(lái)的研究和應(yīng)用提供了新的方向。通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)基因改造的蠶絲和蜘蛛絲纖維的制造技術(shù)，我們可以期待看到更多環(huán)保、可持續(xù)的纖維材料的問(wèn)世。

　　這項(xiàng)研究的成果對(duì)于推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保意識(shí)具有重要意義。通過(guò)尋找自然界的解決方案，我們可以為未來(lái)創(chuàng)造更可持續(xù)的生活方式，并減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。這項(xiàng)研究的成功是科學(xué)家們不斷努力的結(jié)果，也為我們提供了一個(gè)更綠色的選擇來(lái)替代傳統(tǒng)的合成纖維。