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科學家們長期以來一直羨慕不起眼的蠶能夠吐出人類已知的最強天然纖維。 現在，他們離理解這種生物如何完成這一壯舉又近了一步。 在今天發表於《自然》雜誌上的一篇論文中，研究人員揭示，關鍵在於這種動物能夠仔細控制其絲腺中的水分含量。 這些發現應該有助於改進未來的仿絲技術。
科學家們早就知道，絲綢令人印象深刻的強度來自於具有各種特性的蛋白質混合物。 例如，有些是親水的（喜水的），而另一些是疏水的（憎水的）。 但是，蠶和蜘蛛如何將含有這些化合物的溶液轉化為絲線，而又不會堵塞其絲腺，這一點尚不清楚。 在這項新的研究中，塔夫茨大學的 David L. Kaplan 和 Hyoung-Joon Jin 從蠶繭中溶解了絲綢，並去除了負責將纖維粘合在一起的化合物。 然後，他們研究了剩餘的蛋白質在存在不同量的水的情況下如何表現。 他們發現，隨著水位降低，微小的固體蛋白質島開始形成。 隨著更多水分被去除，這些所謂的微膠粒結合在一起，形成更大的凝膠狀結構，直徑在 100 到 200 奈米之間。 這種聚集使得蛋白質保持可溶性並避免過早結晶。
如果蛋白質在產絲動物體內過早凝固，它們可能會永久性地阻塞紡絲系統，從而可能導致致命的結果。 根據該報告，絲蛋白會自身摺疊，並排列其疏水和親水部分，使其在紡絲前保持可溶狀態。 Kaplan 指出，“這一發現可能導致加工方法的開發，從而產生用於生物醫學應用以及軍警部隊防護服的新型高強度和高效能材料。”