基于大肠杆菌的合成蜘蛛丝。免费技术图书馆新闻

基于大肠杆菌的合成蜘蛛丝

11.04.2019

在实验室中，大肠杆菌（E.coli）产生了几段细丝，这是蜘蛛用来下降的最实用的细丝。由此产生的人造蜘蛛丝可以在强度和弹性上与天然丝相媲美。将来，这种材料可用于制造手术缝合线和抗冲击织物。

蜘蛛丝是一种神奇的材料。据说它比钢更坚固，比凯夫拉尔更坚韧，比碳纤维更轻。服装已经由它制成，一些织物制造商 - 例如美国的 Bolt Threads - 认为纺织工业的未来恰恰在于这种材料，或者更确切地说，在于它的合成材料。毕竟，养殖蜘蛛农场太不切实际了。

几十年来，工程师们一直在尝试用基因工程细菌、酵母甚至山羊奶来合成蜘蛛丝，但总是失败。部分问题在于支架的遗传信息是一条长链的重复 DNA。将蜘蛛丝遗传物质与所测试的生物体结合起来会导致这些生物体的细胞机制无意中改变或破坏了网络的 DNA 序列。

这一次，研究人员将重复的 DNA 精确切割成片段，并将每个重复片段“嵌入”到大肠杆菌中。这些较小的碎片不太容易受到细菌进一步变化的影响，每个微生物都遵循遗传指令“制造”一条短丝。研究人员在每根纤维的末端添加了一个化学标签，将单根纤维粘合在一起。

所得线的拉伸强度为 1,03 吉帕斯卡 - 与天然蜘蛛丝的拉伸强度大致相同。一根合成丝在断裂前可拉伸高达 18%，就像天然骨架线一样。

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他们创造了一种基于粘土的新材料，该材料已通过碱金属分子反应（顺便说一下，其中一种被恰当地称为钫 Fr，因为它是由巴黎镭研究所的一名员工发现的）。粘土粉末在室温下变成固体物质。除了节能之外，新工艺每吨材料仅向大气排放 50-100 公斤二氧化碳。

与传统方法不同，这种新材料可以从使用过的水泥中获得，目前几乎没有回收利用。

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