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利用基因工程蠶吐出蜘蛛絲,比防彈背心材料強韌六倍
尼龍等合成纖維會釋放有害微塑膠,並常由產生溫室氣體排放的化石燃料生產。中國科學家利用基因改造蠶合成第一批蜘蛛絲纖維,挑戰纖維韌性和強度相互排斥特性,合成超堅韌纖維,可製作手術縫線、防彈衣和航太技術。
合成纖維占世界纖維產量 60% 以上,進入海洋的微塑膠有 35% 來自這些材料。科學家一直視蜘蛛絲為極具吸引力的可持續替代品,但以前人造蜘蛛絲紡絲過程挑戰重重,其一是缺乏糖蛋白和脂質表面層,等於蜘蛛塗在網上的抗衰老乳液,因此人造蜘蛛絲無法承受濕度和陽光照射。
第二點挑戰是蜘蛛與蠶的生活習慣大相逕庭,蠶是合作性,可共享生活空間,但如果把幾千隻蜘蛛放在一起,只會互相爭鬥至死,直到剩一兩隻。基因改造蠶為這些問題提供解決方案。
中國科學家利用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術修改蠶的 DNA,使產絲腺體轉產蜘蛛絲,且這種蜘蛛絲也有天然保護層,保護免受潮濕和陽光照射。但研究員需「定位」修飾基因改造蜘蛛絲蛋白,才能與蠶腺蛋白質正確作用,為了更了解絲的結構,並需要哪些修改才能確保整合有效,研究團隊還開發了蠶絲「最小基本結構模型」。
蠶產生的蜘蛛絲纖維比傳統蠶絲強韌,約是防彈背心克維拉纖維 (Kevlar) 的六倍強,也比尼龍拉伸強度高。不只更堅韌,與尼龍和凱夫拉等合成纖維相比,蜘蛛絲也更環保。
蠶生產的蜘蛛絲也解決商業化問題,由於蠶絲是唯一大規模商業化的動物絲纖維,飼養技術成熟,利用基因改造蠶生產蜘蛛絲纖維可實現低成本、大規模商業化。
研究人員表示,要成功培養出基因改造蠶也是挑戰,可能需要 100 個卵才能成功得到幾個基因改造蠶,且蠶食量大,需要持續照顧。為了商業化生產蜘蛛絲纖維,團隊需將研究級蠶與大規模蠶絲種植的商業品種雜交,此外,研究員還想用合成氨基酸改性絲綢,生產更多更強韌的品種。
由於新蜘蛛絲更堅固且不易碎,可有多種用途,包括手術縫線,或生產防彈服裝、 智慧材料和航太材料。此是第一個利用蠶成功生產全長蜘蛛絲蛋白的研究,發表於《Matter》期刊。
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日前和太太聊天說以前服兵役時,有配備野戰服和大禮服,但穿最多的還是野戰服…冬天時,駐地在山頂上,軍用夾克根本擋不住,內裡還要穿毛衣…現在紡織材料進步很多,現在的軍服應該質輕又防風雨吧?
男人不喜歡當兵,總覺得淒風苦雨,是人生中最感厭世的一段時間…但幾個男人說起服役時的總總,卻又興高采烈!哈哈,奇怪的男人!
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