科学家们更近一步复制蜘蛛丝

第一次,研究人员已经能够研究未经加工的蜘蛛丝的内部工作。虽然以前的工作研究了冻结的蜘蛛丝样品的横截面,南丹麦大学的研究人员说,他们的新研究发表在期刊上科学报告和扫描——提供额外的数据,可以帮助生产的人造蛛丝强大到足以取代凯夫拉纤维等材料,聚酯纤维和碳纤维。

丝绸,比钢铁

蜘蛛丝属性的复杂组合,吸引科学家几十年了。高强度、重量轻和超级灵活,综合天然纤维是非常难以复制的。

这是一个问题,因为不像蚕,蜘蛛有时表现出同类相食的行为,所以不容易饲养。满足需求的地区这样的纤维将会有用的,一个合适的合成替代品是至关重要的。但是目前的努力产生这样一个合成替代没有实现任何数量的广泛的成功。

这些努力,科学家开始仔细看看最强的丝绸被不同的蜘蛛物种自然产生。这样的研究已经产生了大量的新见解。然而,这些研究往往需要使用的技术丝绸样品被切开来实现良好的横截面,或者他们被冻结。这两种方式都会导致改变丝纤维的结构,才能正确分析。

现在,南丹麦大学的研究人员(信号分配装置)已经表明,它可以检查内部结构使用微创的蜘蛛丝,或非侵入性,分析技术。

“我们想研究纯和unmanipulated纤维,没有被切断,冷冻或以任何方式操纵,”说研究报告的作者Irina Iachina博士后和生物物理学家信号分配装置部门的生物化学和分子生物学。

蜘蛛丝由一个双外层和紧密的纤维

在这些新研究中,研究人员检测了黄金生产的丝绸圆网蜘蛛,络新妇madagascariensis。

这个物种产生两种类型的丝绸。它的大壶状腺丝(MAS)纤维是很强烈的,蜘蛛网的基础形式。其余的网络是使用小壶状腺丝(MiS)构造,更薄,那么强势,但有较高的弹性网络的建设和功能是很有用的。

研究这两种丝类型,研究人员利用相干anti-stokes喇曼散射,共焦显微镜,ultra-resolution共焦荧光反射损耗显微镜,扫描氦离子显微镜和氦离子溅射技术。

“我们使用了多种先进的显微技术,我们还开发出一种新型的光学显微镜,让我们一路看一块纤维,看看里面是什么,”说资深作者乔纳森·布鲁尔副教授,研究领导者的信号分配装置部门生物化学和分子生物学。啤酒也是丹麦分子生物医学成像中心的主任。

信号分配装置的研究人员发现,蜘蛛的丝是由两个不同的脂质外层,即脂肪。丝纤维的核心由无数“晶体纤维”,由无定形蛋白质紧密在一起,周围的地区。重要的是,这些纤维彼此平行的长轴丝纤维,无扭曲或其他独特的构象可以导致丝绸独特的属性。

“他们不是扭曲的,哪一个可能想象的,现在我们知道没有必要扭曲他们当试图创建合成蜘蛛丝,“Iachina说。

根据研究者的分析,MAS丝纤维的纤维直径大约145纳米。相比之下,MiS中的纤维纤维更薄,直径在116纳米左右。

产生新的合成丝绸

这些丝绸纤维中包含的纤维是由几种不同的蛋白质,所有产生的自旋网络蜘蛛。同时提高科学家对丝绸的结构可以进一步目前的合成纤维织物的一种方法,研究人员也希望能解开的流程管理蜘蛛如何创建它们的丝绸。

“现在,我做计算机模拟蛋白质转变成丝,“Iachina说。当然,“我们的目标是学习如何生产人造蜘蛛丝,但我也感兴趣有助于更好的理解我们周围的世界。”

引用:Iachina我Fiutowski J Rubahn HG, Vollrath也指出F,布鲁尔JR。纳米成像的主要和次要的壶状腺丝圆网的蜘蛛络新妇madagascariensis。Sci代表。2023;13 (1):6695。doi:10.1038 / s41598 - 023 - 33839 - z

Iachina我,小布鲁尔,Rubahn HG, Fiutowski j .氦离子显微镜和切片的蜘蛛丝。扫描。2023;2023:e2936788。doi:10.1155 / 2023/2936788

这篇文章是一个返工的新闻稿南丹麦大学颁发的。材料已经编辑的长度和内容。