俄羅斯遺傳科研所國家科學(xué)中心和應(yīng)用微生物國家科學(xué)中心運用生物技術(shù)成功地合成了蜘蛛絲蛋白,。該科研項目得到了國際科學(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),。因為由這樣的蛋白質(zhì)構(gòu)成的纖維的強度比鋼的強度高好幾倍,同時又具有良好的彈性,。
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的強度更高,蜘蛛絲蛋白Ⅱ的彈性更好,,兩者結(jié)合起來構(gòu)成的纖維具有獨特性能,,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)的特細和超特細生物可降解外科手術(shù)縫合線等,。但因蜘蛛絲結(jié)構(gòu)太復(fù)雜,,目前實驗中還無法用化學(xué)的方法合成,過去人們只能在相應(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)歷了兩個階段,。第一階段,研究人員主要合成蜘蛛絲蛋白Ⅰ。因為至今對蜘蛛絲蛋白Ⅰ的結(jié)構(gòu)還沒有全部破解,,科研人員只能用已知的蛋白質(zhì)片段來合成,。在實驗中,科研人員使用了獨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度,也沒有彈性,。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的整個過程目前還沒有完全結(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度,,又有彈性的類蜘蛛纖維。它的大小只有幾個微米,,卻可以承重50毫克至100毫克的重量,。有關(guān)專家指出,雖然上述合成的類蜘蛛絲纖維的強度只有真正蜘蛛絲強度的1/4,,但已經(jīng)是取得了非常好的結(jié)果,。