蜘蛛絲想量產得先「去蜘蛛化」,MIT 開發人造蜘蛛絲技術

作者 | 發布日期 2015 年 06 月 06 日 12:00 | 分類 生物科技 , 科技趣聞 follow us in feedly
取自 cnet 網站

大自然中有許多神奇的材料,蜘蛛絲就是其中之一,別小看細細的蜘蛛絲,它的強度可比高級合金鋼,吸收衝擊的能力更勝防彈背心材料克維拉,同時具備輕量、高強度的優勢,讓材料學家覬覦蜘蛛絲已久,不過要用在產業上,最大的問題是要能量產,而大量養殖蜘蛛可不是個好主意,最好是能「去蜘蛛化」人工合成。



過去許多科學家一直想利用基因工程來合成蜘蛛絲,譬如利用基因改造的蠶,或是嘗試基因改造山羊細胞,以及基因改造大腸桿菌來製造組成蜘蛛絲的蛋白質原料等,最新的突破來自麻省理工學院(MIT),MIT 的團隊認為蜘蛛絲最適合用來作為手術縫線與人造器官的骨架,因為蜘蛛絲不僅強度高,還是能由人體自行吸收消失的材料,日後無需拆線或取出。

MIT 團隊先利用基因改造細菌生產組成蜘蛛絲的蛋白質原料,將蛋白質分子溶於水中,然後從狹小的開口擠出來,在擠出的過程中,會強迫其中的親水性分子與疏水性分子排列起來,形成強度高於這些原料的新材料,不過關鍵是分子的比例,比例一旦錯誤,產品就毀了,整個程序得從頭開始,為了避免曠日廢時、不斷重來,MIT 團隊用電腦模擬,計算分子層級的模擬結果,模擬測試各種不同蛋白質分子以不同比例結合的成果。

而這也讓團隊能夠開發出因應不同需求的產品,例如手術縫線不需要像蜘蛛絲那麼有彈性,團隊可以先靠電腦模擬找出不那麼有彈性的結構。

目前,人造蜘蛛絲在強度上還是不如真的蜘蛛絲,不過團隊認為靠電腦模擬的力量逐漸微調,找出正確的材料組合,可望逐步改進人造蜘蛛絲的強度、彈性等,而由於這個製程是在室溫下以水溶液進行,因此未來很容易進入大量生產,或許在不遠的未來,我們就會見到人造蜘蛛絲產品上市了。

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