蜘蛛丝和二氧化硅复合材料可以制成新的生物材料

生物工程师塔夫斯大学他们创造了一种新的融合蛋白,首次将蜘蛛丝的韧性与复杂的二氧化硅结构结合在一起。由此产生的纳米复合材料可用于医学和工业应用,如生长骨组织。

“这是一种新颖的基因工程策略,通过结合自然界两种最显著的材料——蜘蛛丝和硅藻玻璃骨架——来设计和开发新的‘嵌合’材料,这两种材料通常不会同时发现。”欧洲杯足球竞彩生物医学工程教授、塔夫茨大学生物工程与生物技术中心主任戴维·l·卡普兰说。

卡普兰和他在塔夫茨大学的研究生及合作者,来自英国诺丁汉特伦特大学的卡罗尔·c·佩里以及空军研究实验室的拉杰什·奈克,他们在发表在《美国国家科学院院刊》上的论文《蜘蛛丝-硅融合(嵌合)蛋白的新型纳米复合材料》中发表了他们的发现。欧洲杯线上买球

二氧化硅为硅藻(以其卓越的纳米结构细节而闻名的单细胞生物)提供了结构支持,而蜘蛛和蚕的丝蛋白更灵活、更强,能够自组装成易于定义的结构。塔夫茨大学的研究人员能够设计和克隆这两种蛋白质编码基因的基因融合,然后在环境温度下仅用水将这些基因工程蛋白生成纳米复合材料。相比之下,在实验室中进行硅的地球化学和工业合成通常需要高温和恶劣的条件。

蜘蛛丝-硅复合材料的另一个值得注意的细节是它的大小。虽然在过去的测试中使用二氧化硅形成了直径在0.5到10纳米之间的二氧化硅颗粒,但丝绸-玻璃复合材料的欧洲杯猜球平台直径大小分布在0.5到2纳米之间。根据这项研究,更小、更均匀的尺寸将提供更好的控制和更多的加工选择,这将是“对生物医学和特殊材料的重要好处”。欧洲杯足球竞彩

卡普兰说,这种新的嵌合蛋白可能导致多种生物医学材料,以恢复组织结构和功能,包括骨修复和再生。欧洲杯足球竞彩其他可能的应用涉及材料科学和工程的更多基础领域,包括“绿色化学”,这将防止或减少污染。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

这项研究由美国国立卫生研究院、美国空军科学研究办公室和欧洲委员会资助。

丝绸研究历时十年

卡普兰和他的研究伙伴们已经研究蛛丝十多年了,并且已经专注于这些特定的蛛丝-硅嵌合蛋白大约一年了。

卡普兰说:“我们在丝绸上工作了很长时间,我们正在利用基因工程设计新的丝绸。”“由于硅藻和其他矿物形成域最近已在文献中被确定,从材料的角度来看,丝-硅结合似乎具有潜在的重要意义。”欧洲杯足球竞彩

2002年,卡普兰和他的研究团队从塔夫茨大学的工程学院和医学院开发出一种组织工程修复策略之一,世界上最常见的膝关节损伤破裂前交叉韧带(ACL)——通过机械和生物工程新的使用丝绸支架对细胞生长。一年后,卡普兰和塔夫茨大学的一名博士后研究人员发现了蜘蛛和蚕是如何织网和结茧的,以及人工复制织网过程的各个方面。

塔夫斯大学位于马萨诸塞州波士顿、梅德福/萨默维尔、格拉夫顿和法国塔洛依尔三个校区,是美国公认的顶尖研究型大学之一。塔夫茨大学因其卓越的学术成就和培养学生成为广泛职业领袖的能力而享有全球声誉。越来越多的创新教学和研究项目跨越了塔夫茨大学的所有校园,广泛鼓励在大学的8个学院的本科生、研究生和专业项目的教师和学生之间的合作。

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