俄羅斯遺傳科研所國(guó)家科學(xué)中心和應(yīng)用微生物國(guó)家科學(xué)中心運(yùn)用生物技術(shù)成功地合成了蜘蛛絲蛋白,。該科研項(xiàng)目得到了國(guó)際科學(xué)技術(shù)中心的資助。
蜘蛛絲作為功能性結(jié)構(gòu)材料,,其獨(dú)特的纖維成型方法與優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和性能早已引起了科學(xué)家的關(guān)注,。在所有已知纖維品種中,蜘蛛絲是具有特異功能的天然纖維材料,,它的斷裂能是最高的,。蜘蛛絲是由多種蛋白質(zhì)構(gòu)成的,但科學(xué)上最關(guān)注的是蜘蛛的骨架絲蛋白質(zhì),。因?yàn)橛蛇@樣的蛋白質(zhì)構(gòu)成的纖維的強(qiáng)度比鋼的強(qiáng)度高好幾倍,,同時(shí)又具有良好的彈性。
蜘蛛的骨架絲蛋白質(zhì)由蜘蛛絲蛋白(Spidroin)Ⅰ和蜘蛛絲蛋白Ⅱ構(gòu)成,。但蜘蛛絲蛋白Ⅰ和蜘蛛絲蛋白Ⅱ在性能上又有很大差別:蜘蛛絲蛋白Ⅰ的強(qiáng)度更高,,蜘蛛絲蛋白Ⅱ的彈性更好,兩者結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的纖維具有獨(dú)特性能,,可用在軍事,、航空航天和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,也可作為人工筋健、人工韌帶,、人工器官,、組織修復(fù)、傷口處理,、用于眼外科和神經(jīng)外科和手術(shù)的特細(xì)和超特細(xì)生物可降解外科手術(shù)縫合線(xiàn)等,。但因蜘蛛絲結(jié)構(gòu)太復(fù)雜,目前實(shí)驗(yàn)中還無(wú)法用化學(xué)的方法合成,,過(guò)去人們只能在相應(yīng)的基因基礎(chǔ)上合成出蜘蛛絲蛋白,。
俄科研人員人工合成蜘蛛絲蛋白經(jīng)歷了兩個(gè)階段。第一階段,,研究人員主要合成蜘蛛絲蛋白Ⅰ,。因?yàn)橹两駥?duì)蜘蛛絲蛋白Ⅰ的結(jié)構(gòu)還沒(méi)有全部破解,科研人員只能用已知的蛋白質(zhì)片段來(lái)合成,。在實(shí)驗(yàn)中,,科研人員使用了獨(dú)特的清洗和分離方法,用釀酒酵母作酵母,,但是這樣獲得的纖維既不具備很高的強(qiáng)度,,也沒(méi)有彈性。第二階段是合成蜘蛛絲蛋白Ⅱ,。盡管蜘蛛蛋白Ⅱ的結(jié)構(gòu)已經(jīng)知道,,但卻非常復(fù)雜,科研人員分析了分子中氨基酸的連續(xù)性后發(fā)現(xiàn),,可以先合成蛋白質(zhì)———單元體,,最終再合成類(lèi)似的蜘蛛絲蛋白Ⅱ基因。
據(jù)悉,,俄科研人員合成蜘蛛絲蛋白Ⅱ的整個(gè)過(guò)程目前還沒(méi)有完全結(jié)束,,但科研人員利用已合成的一些蛋白質(zhì)片段,獲得了既具有一定強(qiáng)度,,又有彈性的類(lèi)蜘蛛纖維,。它的大小只有幾個(gè)微米,卻可以承重50毫克至100毫克的重量,。有關(guān)專(zhuān)家指出,,雖然上述合成的類(lèi)蜘蛛絲纖維的強(qiáng)度只有真正蜘蛛絲強(qiáng)度的1/4,但已經(jīng)是取得了非常好的結(jié)果,。