新型奈米材料融合蜘蛛絲和二氧化矽

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研究人員創造了一種新型奈米材料,它結合了蜘蛛絲的強度和二氧化矽的剛性。該產品可能有助於為製造替代骨骼鋪平道路。

骨骼再生需要一個堅硬、持久且安全的支架。考慮到這一點,塔夫茨大學的David Kaplan和他的同事決定將構成金絲圓蛛蜘蛛牽引絲的蛋白質與幫助矽藻(浮游生物的一個亞群)製造二氧化矽(一種玻璃狀化合物)的蛋白質結合起來。卡普蘭說,單單蜘蛛絲蛋白“不具備你想要的剛性,這就是你需要玻璃的原因”。

在將兩種蛋白質拼接在一起後,該團隊隨後將由此產生的嵌合蛋白加工成薄膜和纖維,並測試了結果。正如所希望的那樣,薄膜和纖維為自身形成了緻密的二氧化矽塗層。透過使用電流或改變條件,研究人員還可以控制所得材料的尺寸和形狀。塔夫茨大學的團隊成員Cheryl Wong Po Foo補充說:“我們能夠控制並將寬度降至兩微米[寬]。”“我們正在進入奈米尺度範圍。”


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該奈米材料醫療潛力的初步測試正在體外進行,但研究人員希望在不久的將來在動物身上進行試驗,例如,使用它來幫助引導髖關節置換物的生長。然而,可能性並不止於此。嵌合蛋白在低溫下形成這種材料,並且不需要水以外的化學物質。目前工業上製造二氧化矽的做法需要高溫和離子極端條件。卡普蘭指出:“你可以想到透過水性、室溫、綠色化學制造的高效能材料。”這項研究本週將在《美國國家科學院院刊》線上發表。

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