Cadish Fly Silk的合成版可能具有外科粘合剂的应用
2010年3月1日
像蚕飞蛾，蝴蝶和蜘蛛一样，幼虫旋转丝绸，但它们在水下而不是在干燥的土地上这样做。现在，犹他大学的研究人员发现了为什么潮湿时苍蝇的丝绸粘发，以及在手术过程中如何成为胶带的价值。
尽管与好莱坞的虚构“外星人”相似，但这里显示的小动物是美国西部飞行渔民称为“摇滚乐”的幼虫。幼虫用天然粘性丝绸的丝带缝合在一起，将幼虫建造并带有自己的水下庇护所箱，将沙子和岩石缝合在一起（这张照片的右后方。用湿丝将珠子添加到其庇护所（中心）。犹他大学生物工程师罗素·斯图尔特（Russell Stewart）希望制作一种合成版本的丝绸丝绸，以用作手术粘合剂。
“来自Caddisfly幼虫的丝绸 - 西方飞渔民被称为'摇滚乐者' - 有一天可能是有用的，作为保留湿组织的医学生物粘附。”苍蝇的化学和结构特性。
他补充说：“我将其描述为一种湿的创可贴，也许是内部用于手术中的 - 就像使用一块胶带闭合切口而不是缝合线。”“将东西粘合在一起并不容易。您是否曾经试图在淋浴中放一个创可贴？这只昆虫已经这样做了1.5亿至2亿年。”
这项由国家科学基金会资助的新研究将于本周在《美国化学学会杂志》中发表。亚博老虎机网登录
全世界有成千上万种昆虫的昆虫，这些昆虫与鳞翅目有关，这些昆虫与鳞翅目有关，该顺序包括旋转干丝的飞蛾和蝴蝶。因为鳟鱼会吃掉卡德菌，所以飞渔民使用caddisflyly诱饵。一些物种的幼虫阶段在水下发展，并使用粘性的丝绸和岩石或沙子的颗粒来建造一个长达一英寸的管形壳或庇护所。其他物种使用丝绸，小棍子和叶子。
每个幼虫的头部和四个腿从管子上伸出。幼虫病通常是圆锥形的，因为随着幼虫的生长，它会变得更宽。一个幼虫最终会成cup，随着管子发展成成人苍蝇，然后孵化。
水生的caddisflies，陆生蝴蝶和飞蛾从约1.5亿年前的普通丝绸旋转祖先差异到2亿年前。Caddisflies现在生活在世界各地，从快速溪流到安静的沼泽。
这项新研究说：“卡迪斯氟人士成功地渗透到多样化的水生栖息地中，主要是由于其幼虫在水下丝绸中的创造性使用，以建造精心制作的结构，以保护和收集食物。”
Caddisflies属于亚组。Stewart研究的物种Brachycentrus Echo是其中之一，它是casemaker的一员，它们会建立箱子，然后在觅食时将其与水下一起拖动。一些幼虫是撤退者，它们建造了一个固定的圆顶形避难所，粘在岩石上，并带有丝网，以捕获经过的食物。
从海胶到粘蝇丝
斯图尔特研究天然粘合剂，包括沙堡蠕虫在潮间带海水中产生的胶水。它具有修复骨折的小骨骼的潜力。
一位史密森尼机构科学家与他联系后，他对他的几个管状幼虫病例向他联系后，他对幼虫胶粘胶带感兴趣。
他说：“我们通过显微镜看着一个箱子里的箱子，看到了岩石之间的这些丝绸撑杆，并意识到这真的很有趣。”“所以我回到家，穿上飞钓靴，开始在山溪流中游荡，寻找幼虫。”
Stewart and Lesition合着者Ching Shuen Wang（在Stewart的实验室工作）研究了来自盐湖城以南约一个小时的Provo River的Caddisfly物种B。生物工程的本科生尼克·阿什顿（Nick Ashton）收集了苍蝇幼虫，并弄清楚了如何在实验室里活着。
“这些昆虫的多样性只是令人着迷的多样性。它们的粘合剂能够粘合到水下的各种表面：柔软而坚硬，有机和无机性。如果我们可以复制这种粘合剂，它将在各种组织类型上有用。“
幼虫从称为Spinneret的器官中挤出粘合丝带。两个丝绸腺的产物在那里汇聚，因此挤出的粘合剂看起来像是双带，并带有漫长的接缝。幼虫将这种粘稠的网眼编织在沙粒，棍棒或叶片碎片周围，以形成它们所占据的管子。
斯图尔特及其同事在水族馆中生长了幼虫，但玻璃珠而不是在溪流中发现的沙子和岩石。幼虫使用珠子通过湿丝丝带从内部粘合在一起。
研究人员打破了一些珠子，以获取干净的丝绸样品。他们使用几种方法分析了丝绸，包括扫描电子显微镜，该方法显示了丝纤维如何从避难所内部的玻璃珠缝合在一起。
斯图尔特说：“这就像在盒子的内部使用苏格兰胶带将其放在一起一样。”“这实际上比其他任何事情都重要 - 在水下工作的胶带。”
斯图尔特没有研究丝绸丝绸的力量，而是计划这样做。
“单个线程不是很强，但它降低了数十个线程。如果我们可以复制此材料并从中制作胶带，那么粘结强度将急剧上升。”
来自Caddisflies的湿丝的化学和结构
斯图尔特的研究包括对丝绸丝的化学和结构的详细分析，显示了它与蚕飞蛾在纺织品甚至蜘蛛网丝中的使用相似，但具有使其在水下起作用的适应性。
斯图尔特说，他的目标是描述“为了复制它的目的”，以便将合成版本用作手术粘合剂。
他发现Caddisfly Silk是由名为纤维蛋白（Fye-Bro-in）的大蛋白质制成的纤维，该蛋白质用氨基酸构成了纤维蛋白中五分之一的氨基酸。
来自caddisflies的飞蛾和蝴蝶的干丝与湿丝之间的关键区别在于，Caddisflies丝中的丝氨酸是“磷酸化的”，这意味着由于合成了纤维蛋白丝绸蛋白，磷酸盐被添加到丝氨酸中。
斯图尔特说：“磷酸盐是牙齿固定装置中使用的众所周知的粘附启动子，例如牙冠或填充物。”“它们也处于水性乳胶涂料中，并且磷酸盐增加了这些油漆的粘附。油漆行业最近发现了这一点。卡德迪斯氟从至少1.5亿年进行了。”
附着在丝氨酸上的磷酸盐充电。蛋白质中的其他氨基酸阳性充电。斯图尔特发现这是制作丝绸水下的关键因素。蛋白质的链（每个链具有正电荷和负电荷的交替区域）并行排列，正和负电荷相互吸引。
斯图尔特说：“想象一下那些链条并排对齐，但交错，使得和缺失排成一列，然后将丝纤维形成一根纤维中的丝绸纤维，其中有很多这些蛋白质链。”“您将无法用它制作衬衫，但是您可能可以制作湿的创可贴。”
斯图尔特（Stewart）对制作湿丝的制作方式提出了违反直觉的发现。“这些构成丝绸的纤维蛋白蛋白由于电荷而具有水溶性。具有讽刺意味的是 - 这是我们的假设 - 这些加上或负电荷的关联使它们可以使它们变得不舒服。这就是您制作丝绸的方式纤维在水下。”
与来自其他三个球蛋白物种的氨基酸的比较发现了很大的相似之处，这表明其他caddisflies还使用磷酸化来旋转丝绸水下。
斯图尔特说，丝绸和沙堡蠕虫胶是相似的：它们的蛋白质大量磷酸化，并具有大量带正电荷的氨基酸。
他说，现在已经在四个门（包括生物的主要类别）中确定了在水下制造粘合剂的能力，其中包括卡迪斯氟，沙堡蠕虫，贻贝和海参。
斯图尔特说：“他们完全独立地进入了水下粘附解决方案。”
去年的顶级访谈，文章和新闻的汇编。yabo214
