直到最近，在材料科学领域，使用合成蛛丝来取代现有材料的许多应用都走得太远了。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球但今年早些时候，加拿大Nexia生物技术公司和美国陆军士兵生物化学司令部合作，制造出了世界上第一个人造蛛丝，这让人造蛛丝又近了一步。多年来，它的商业化生产一直是材料科学家们的圣杯，尤其是因为众所周知，就断裂所需的能量而言，它更坚韧，而且密度比钢或凯夫拉尔低。欧洲杯足球竞彩 Nexia生物技术公司总裁杰夫·特纳博士曾是麦吉尔大学的教授，是分子遗传学和山羊养殖方面的专家。大约8年前，他创立了这家公司，目的是生产人造蜘蛛丝，并计划在2004年将第一批产品推向市场。但这是一个棘手的过程。他说:“蛛丝确实是进化过程中难以捉摸的产物，它让人类在石油化学方面的成就相形见绌。” 不同类型的蜘蛛年代的丝绸蜘蛛生产的丝纤维由蛋白质组成，这些蛋白质在纺丝时从蜘蛛丝腺内的可溶性丝蛋白溶液转变为不溶的晶体结构纤维。蜘蛛能生产许多不同的蛛丝，这些蛛丝的机械性能各不相同，其中最受欢迎的是“牵引丝”或“框丝”。特纳说:“我们拥有控制蜘蛛丝遗传的所有已知属性的知识产权。”“我们使用的是圆织蜘蛛——所有的蜘蛛都产丝，但我们在五角大楼的合作伙伴对蜘蛛进行了详尽的研究，得出了多种不同的基因。”他们已经将这些基因分离出来，并授权给我们，所以你可以通过选择合适的蜘蛛基因，获得快速分解或不分解的蛛丝。” 制造人造蛛丝时遇到的问题从正确的蜘蛛基因中分离出合适的蛛丝只是问题的一半，扩大商业化生产也同样困难。作为收集工业数量动物产品的传统途径，养殖并不是一种选择——与蚕不同，蜘蛛既具有领土意识，又食肉性。此外，由复杂蛋白质组成的蚕丝本身已经被证明是极其难以被工业化学家复制的。即使在生物技术领域,具有细胞的基因工程让蛋白在酵母、细菌或哺乳动物细胞培养生产蜘蛛丝的任务被证明非常昂贵,或者细菌发酵的情况下,丝蛋白本身复杂得多。 利用转基因技术克服这些问题为了克服这些问题，研究人员转向了转基因动物技术。这是一个将一个有机体的遗传密码片段导入另一个有机体的遗传密码片段的过程，在这种情况下，用它来产生复杂的蛋白质，这些蛋白质通常在动物的牛奶中表达。就蜘蛛丝而言，Nexia利用体外微注射技术，将转基因蜘蛛DNA片段引入受精卵的遗传物质中。这种基因被转移到合适的雌性奶牛场动物身上，在这种情况下，山羊，培育并生产出转基因动物，当它成熟时，它的奶中会产生所需的蛋白质。只有一小部分胚胎能成功，但一旦成功，植入的基因将通过传统育种传递给后代。 原料和宿欧洲杯足球竞彩主动物使用山羊的好处是，虽然它们不是为了花生而工作，但它们会以干草为食物分泌乳汁。特纳说，商品成本至关重要。“减少这种情况的一个方法是让你的输入材料尽可能便宜，在我们的例子中是干草。欧洲杯足球竞彩我们不需要用苜蓿做的马的干草，只要中等质量的干草就可以了。中等质量的干草不贵，而且作为商品很容易买到。再加上水就是它们所需要的。美妙之处在于，利用古老的畜牧业实践，我们得到的产品不仅价值每升40美分，而是每升2万美元。“通过使用一种早期繁殖和泌乳的中非矮山羊，Nexia可以将生产富含蜘蛛蛋白的牛奶所需的时间缩短至16个月，比普通绵羊和山羊提前两个月，不到奶牛所需时间的一半。” 第一批蜘蛛的丝质产品
根据特纳的说法，你需要获得大量蛋白质的畜群规模取决于应用。那么，Nexia正在探索哪些应用呢?它的第一个产品将是最容易生产、监管最少的产品——用特纳的话来说，就是“容易摘的果实”。 钓鱼线最早上市的产品很可能是钓鱼线。它将是可生物降解的，蜘蛛丝芯和木烷涂层使其防水。特纳设想，在断裂之前，它可以保存一年，但如果它丢失了，断裂的末端会把蜘蛛丝暴露在水中，几个月后就会断裂。这是2004年预测,今年剩下的扩大,”特纳说:“2003年将是在做产品开发工作,在冷水线是如何工作的,温暖的淡水,冷盐水,温暖的海水,和我们的合作伙伴,一个全球性的球员钓鱼线业务,将在下个季度宣布进展。 微缝合线另一个早期应用领域是医疗市场。特纳说:“我们的第一个应用可能是眼科和神经学应用中的微型缝合线。”我们大约在同一时间框架寻找生产钓鱼线,我们目前在临床前工作确认蜘蛛丝就像传统的丝绸,即它不是有害的病人——和监管批准大约需要一年,这就意味着我们在看日期约2004。 弹道盔甲蜘蛛丝的一个潜在救生应用是作为轻型防弹衣的增强纤维。然而，弹道防护的规格非常高，质量控制也是如此。显然，每一件防弹衣每次都要挡子弹。特纳说:“从这个角度来看，我们对完美仿生的追求还没有实现，所以要到2010年，才能获得完美的弹道保护所需的机械性能类型。”“但我们已经有了完美的仿生韧性和能量管理所需的四个特性中的两个。”“另一个困难是所需的蛛丝数量。 生产要求特纳说:“对于医疗设备来说，我们只需要大约100只山羊来生产丝绸，而目前我们已经有了这么多山羊。”至于更多的工业应用，则是一项大得多的任务。钓鱼线将需要几千只山羊，而为了防弹，军队将需要34.5万件背心，这将需要5000到8000只山羊。” 修改蜘蛛丝的特性除此之外，蜘蛛丝的应用还有很多。蜘蛛丝有两相模量——一开始它很硬，就像凯夫拉尔纤维，但在屈服点之前它就变得很有弹性，就像尼龙一样。它也会经历迟滞，所以如果从张力中释放出来，它就会恢复原状。据特纳介绍，Nexia还没有达到天然蜘蛛丝的全部强度，但与天然蜘蛛丝相比，在屈服点之前延长了更多的时间。他说，我们认为可以通过再次旋转来纠正这两种属性。改变蛛丝属性的其他方法包括选择不同的基因，通过改变纺丝过程本身，使用剪切和脱水来模仿蜘蛛。可以制作更厚或更薄的纤维，还可以添加掺杂剂来控制结晶度。同时可采用常规涂料——木烷防水涂料、抗紫外线涂料等。最后，蛛丝的使用将决定其必要的性能——如果有人想在复合材料中开发蛛丝的强度特性，复合材料的树脂实际上将永远保护蜘蛛丝。特纳说:“蜘蛛丝本身，如果保持干燥，远离细菌，就会永远稳定。” ‘There have been spider webs hanging in enclosed Egyptian tombs discovered thousands of years later and they’re perfectly intact.’ 未来和未来?特纳说，我们正在开发其他制造平台，特别是工厂，但这仍处于早期阶段。即便如此，在接下来的几年里，“网络产业”可能会有新的含义。 |