使用合成蜘蛛丝以取代一系列应用中的电流材料，直到最近，是材料科学的一步。亚博网站下载亚博老虎机网登录但是，今年早些时候人造蜘蛛丝绸迈出了一步走得更近的消息，即加拿大的Nexia Biotechnologies Inc和美国陆军士兵生物化学指挥已经合作旋转世界第一个人造蜘蛛丝绸。它的商业生产对于材料科学家多年来一直是一个圣杯，并非最不重要的是，就众所周知，在易于打破所需的能量方面，而不是钢或凯夫拉。亚博网站下载 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由蜘蛛产生的丝纤维由蛋白质组成，该蛋白质由蜘蛛丝囊内的可溶性丝蛋白溶液转变为纺丝时的晶体结构的不溶性纤维。蜘蛛产生许多不同的丝网具有不同的机械性能 - 这些丝绸的“拖线”或“框架”丝是最需要的。“我们有知识产权治理蜘蛛丝遗传学的所有已知性质，”特纳说。“我们使用Orb Weaver组蜘蛛 - 所有蜘蛛都会产生丝绸，但我们在五角大楼的合作伙伴进行的工作，在那里他们对蜘蛛进行了详尽的研究，给了我们各种不同的基因。他们将这些基因孤立并许可给我们，因此您可以通过选择合适的蜘蛛基因来获得快速或不打击的蜘蛛丝。 遇到的问题试图制造人造蜘蛛的丝绸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，研究人员已经转向转基因动物技术。这是将一块遗传密码从一个生物引入另一个生物的遗传密码和使用它 - 在这种情况下 - 以产生复杂的蛋白质，其通常在动物的牛奶中表达。在蜘蛛丝的情况下，Nexia使用体外微注射，将蜘蛛DNA的遗传工程段引入受精山羊蛋的遗传物质。这将转移到合适的女性乳制品，在这种情况下，山羊，培养并生下转基因动物，即成熟在其牛奶中产生所需的蛋白质。只有在一小部分胚胎中，这种过程是成功的，但是当它是时，植入的基因将通过传统育种来通过后代。 原料和寄亚博网站下载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。亚博网站下载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，蜘蛛丝的应用也非常广泛。蜘蛛丝有一个双相模量——起初它很硬，像凯夫拉纤维，但在屈服点之前它变得很有弹性，像尼龙一样。它也会经历迟滞，所以如果从张力中释放出来，它就会恢复形状。特纳说，耐克夏尚未达到天然蜘蛛丝的全部强度，但与天然蜘蛛丝相比，耐克夏的产品在屈服点之前的伸长率更大他说，我们认为我们可以通过再次旋转来纠正这两个属性。改变蜘蛛丝特性的其他方法包括选择不同的基因，通过改变纺纱过程本身，模仿蜘蛛，使用剪切和脱水。可以制造更厚或更薄的纤维，并且可以添加掺杂剂来控制结晶度水平。同时可以应用常规涂料-木聚糖使其防水，防紫外线涂料抵抗紫外线损伤等。最后，蛛丝的使用将决定其必要的性能——如果要在复合材料元件内部利用其强度特性，复合材料的树脂将永远保护蜘蛛丝。”特纳说，蜘蛛丝本身，如果保持干燥和远离细菌，就会无限期地保持稳定数千年后发现的封闭式埃及陵墓中悬挂着蜘蛛网，它们完好无损 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。 |