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用微生物制造合成丝

2018-12-23 13:03:53 • 来源：

蜘蛛旋转了工程师的梦想。他们的丝绸像钢一样坚固，有弹性，无毒和可生物降解。但是蜘蛛不容易种植。每种都只生产少量的丝绸，有些是同类相食。几十年来，科学家们一直试图模仿用于缝合线，运动装备和防弹背心的银色股线，但他们的合成纤维已经不足。现在，一个团队已经诱导细菌生产出与天然版本一样坚韧和有弹性的丝绸。

用微生物制造合成丝

研究人员之前已经将蜘蛛制丝DNA移植到细菌，蚕，植物甚至山羊中，以大规模生产这种物质。然而，到目前为止，最好的工程纤维只有真正的一半强。蜘蛛丝强度的秘诀在于大量的蛋白质分子，这些蛋白质分子由数百个由相似冗长的重复DNA序列编码的重复氨基酸串组成。但是“总的来说，大自然不喜欢重复的DNA，并找到摆脱它的方法，”华盛顿大学圣路易斯能源，环境和化学工程教授张福忠说。蜘蛛已经想出如何稳定大DNA - 但在其他生物中，这样的重复单位会被剪断或改变。

为了解决这个问题，张和他的同事修改了参与生产丝蛋白的蜘蛛DNA。用这种经过修饰的DNA改造的微生物使丝蛋白分子具有独特的“标签”。标签将两个分子粘合在一起形成所需的长链然后脱落。得到的蛋白质比最大的天然蛋白质长。研究人员将这些蛋白质制成粉末并将其混合成一种溶液，该溶液可纺成与天然纤维一样强的纤维，他们在9月份报道了Biomacromolecules。

张说，合成丝可以成为石油衍生纤维(如尼龙)的可持续替代品。但挑战在于以低成本生产足够数量的产品。新方法可能仍然面临同样的问题，因为纺纱解决方案是由腐蚀性和昂贵的溶剂制成的，圣地亚哥州立大学化学和生物化学教授Gregory Holland说，他没有参与这项工作。“下一步，”荷兰说，“正在研究[水基]解决方案，看看是否可以生产类似的高性能纤维。”

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