生物擬態繊維は間もなく生活に入る。

　世界の大多數の合成繊維材料は、人工繊維を含めて科學的な探査によって開発されたものです。もちろん偶然に発見された技術もあります。しかし、天然素材を利用して生物の自然加工によって得られたものはよく知られていません。生物擬態繊維は音もなく私たちの生活に近づいています。

植物が通る光合作用によって炭水化物が発生し、合成植物が形成される。繊維空気中の二酸化炭素の0.3%を吸収しました。植物は少量の二酸化炭素を利用して水と光合成のもとでセルロースを生成する。その繊維斷面積は複雑な種々の構造からなり，このセルロースは類似性を持っている。繊維科學者は「二酸化炭素繊維」と定義しています。つまり、より多くの自然知識を知ると、化石エネルギーを使って人工繊維を作ることを避け、環境にやさしいバイオ繊維を作ることが可能になります。

多くの世紀前に、家で蠶糸を飼っていました。この化學繊維の擬態糸は人間が何年も育ててきた後、その価値はまだ消えない。その後、木質パルプは可溶性があり、またウェット紡績加工もできることがわかった。レーヨンは木質繊維と同じ構造を持っています。それに伴って、ナイロンが出てきました。ナイロンは人類が天然繊維を模倣した傑作で、それ自體は類似のアミノ酸化合物の性質を持っています。50年後、混紡加工技術が現れて、合成繊維がだんだん私達のファッションになりました。それに伴って、ポリエステル繊維は新しい固有の特徴で他の人造繊維を刮目して見ても、人造絹糸とは対照的である。しかし、すべての絹織物の特徴は天然の再樹構造に取って代わることができます。例えば、光沢特性、吸濕する特徴、染められた特徴は、完全に意のままに模倣されていません。例えば、菊の花のすべての有機的な要素は、糖類、蛋白質、脂肪、セルロースなどに炭素の元素が含まれています。光合成は炭素元素に新しい植物炭素元素を生成させる。毎年世界で約2000億トンの炭素が光合成で植物から空気中に吸収されるという。その中の植物は空気と植物の中の水分子の中の二酸化炭素を含んで、それを植物の糖類に転化します。

光合成は植物により多くのエネルギーを必要とする。植物糖類は他の簡単な化合物よりも多く含まれています。そのエネルギーは主に光の吸収に由來します。すなわち、葉緑素とカロチンの生成です。植物は糖類を生成するだけでなく、その化合物はセルロースやタンパク質などの構造材料に転化できます。このような転換はより多くのエネルギーを必要とし、この傾向はまた高エネルギーの糖類を分解させる。酸化によって、二酸化炭素と水が再び生成されます。このエネルギーの解離と変換過程は植物呼吸と成長の過程として考えられ，動物の呼吸に似ている。光合成は植物にエネルギーを與え、糖類として保存する。日本農業生物科學研究所（NIAS）馬越博士（Dr J.Magoshi）は、蠶糸の形成はこの機械的過程を経て、この過程はすべての動植物の中で発生すると考えています。つまり、すべての動植物は擬態生物繊維の「工場」になります。

ご存知のように、家蠶は本當の糸を吐くのではなく、口から糸を引いて、移動によって繭を編むのです。蠶は蠶糸タンパクを平面に固定することができます。家蠶に「命令」を與えることができれば、人間の指示に従って、直接「紡績」の服を與えることができて、布を織ることができなくなるかもしれません。これは私達の伝統的な人造繊維の紡績とは大きく違っています。実は、天然繊維は人造繊維より伸縮性があります。糸繊維の斷熱性能、手觸り、吸濕性は合成繊維よりも優れています。さらに，フィラメントは優れた機能性を持ち，さらにはより多くの人工機能を設計することができる。

昔は、蠶が桑の葉をどうやって食べるかは分かりませんでした。それは桑の葉が消化されてアミノ酸ができて、糸腺ができているからです。このように、層狀のシルクタンパクは、蠶のお腹の中で形成され、その後、糸腺カルシウムイオンによってコロイドが形成され、また空気中の二酸化炭素を吸収してゾルに変化し、最終的には液狀結晶に変化し、蠶が移動しながら輸出中の液狀水結晶を引き出して、シルクが形成される。この過程は人類の合成繊維の生産と大同小異である。

実は、動物の繊維に言及する時、人類は本當に自分の毛と羊毛の生長の過程を理解していません。人類の毛と羊毛の成長はいずれもアミノ酸の重合過程である。毛が形成される過程で、合體が絡み合い、新たな合成繊維が形成されると、合體は融液として蓄積され、皮膚から浮き出てきます。この過程は私達に分かることができます。これも人工絹糸の過程です。このような生物の動態を真似ることができれば、人類は絶えず無數の擬態繊維を作ることができます。現在、世界では多くの繊維會社が角を人間の毛の発生原理に伸ばしています。現代の生物技術は髪の毛を人間の予想通りの形で生體に成長させることができます。もし人が送った髪がコピーできるなら、羊毛も未來の生物擬態技術で合成できます。

クモの糸はもう一つの面白い繊維材料です。この動物性繊維は強い靭性を持ち、任意に伸びます。自分の糸をより効果的に蟲を捕らえるために、クモは自動的に糸の中の養分を調整して、糸の強度を蜘蛛の糸の軸の中心で揃えるようにします。蜘蛛の糸が引っ張られると、その靭性は中心から端まで大きくなります。クモの糸の靭性は凱夫ラル繊維に相當し、その延伸性または耐斷破斷性は凱夫ラル35%より高い。そのため、クモ自身よりもはるかに大きい昆蟲を捕らえるには十分な経緯があります。しかし、クモが動くと、クモのネット上の粘土はくっつかないです。これは自然の不思議です。世界のトップクラスの繊維科學者はクモの糸の構造に興味を持っています。彼らはクモの糸の構造の物理的性質を説明して、クモの糸のような擬態不均一性のインテリジェント化繊維材料を開発したいです。これが將來の新繊維材料開発の鍵になるかもしれません。このようなバイオ擬態応用情報は、今後の新たな化學繊維誕生の溫床となることは間違いない。未來の生物擬態技術は動植物體內の均質物質と不均質物質を利用して多種の生物繊維を開発し、人類のより多くの需要を満たすことができる。例えば、生物の機能を模倣することで、液晶タンパク繊維の強度を強化することができる。このような繊維材料の紡績物を使うと、人類は暑い砂漠地帯で強い光の照射と熱い高溫の危険を免れることができます。

もちろん、動物繊維以外にも、植物繊維の擬態を利用して、繊維の種類を開発することができます。例えば、竹繊維は天然の強化複合材料です。その橫斷面は豊富なセルロース材料を持っていることを示していますが、外部は硬いし、密度も高いです。その不均質構造は人間が高い寒さと強風の襲撃を防ぐのに役立ちます。日本の東京工科大學教授菊谷さん（T.Kikutani）は、同じ密度の竹の生物擬態を合成することに成功しました。この材料は非常に強度が高く、強靭性が高く、高係數を持っています。そのため、市場の需要が最も切実な製品になりました。

重合體材料の理想的な機能を探索するためには，人間はまた重合體分子量と分子構造欠陥の低減に力を入れる必要がある。それに適応した新型の紡糸加工技術は新たな創造者のもう一つの挑戦となります。なぜなら、未來の生物擬態はもう伝統的な意味での紡績ではなく、分子ガイド制御を利用して設計された繊維紡績の精度を実現しているからです。

自然界では、単體のタンパク質の分子量は200萬を超えていますが、ポリアミドの合成分子量は最大20萬です。したがって，高分子高分子を自然に合成し，高スピンを指向性とするファイバ製品を作製することで，現行のファイバ生産方式に逐次置換することができる。

このように見て、人類は家蠶をまねて繊維を製造しますもう天方夜譚ではなくて、人類はハイテクの手段を利用して精確にこの目的に到著することができます。不均質構造材料ではなく、スマート化繊維の開発の鍵になりそうです。

現在、世界の先進國のいくつかはすでにハイテクの手段を利用して生物紡績「工場」を開発し始めました。彼らは商業化の規模によって石油化繊に取って代わる生物繊維品を生産します。