新材料：早期繊維強大接著力と引張強度材料技術を発見

最新號「先進機能材料」誌によると、米タフツ大學のチームは「スパイダーマン」の手首からクモの巣を射出するSFシーンにヒントを得て、クモの糸のようなものを発射できる技術を発明した。

この技術は蠶蛾繭から抽出したフィブロイン蛋白を利用し、煮沸処理を経て基本蛋白質成分に分解した。このフィブロインタンパク質溶液を細孔針を通して押出し、特定の添加剤と混合すると、空気に接觸した後に急速に凝固し、強い接著力と引張強度を持つ繊維が形成される。

少し前の実験で、研究チームは意外にもアセトンを使ってガラス容器を洗浄すると、底に網狀物質が現れたことを発見した。この偶然の現象は、蜘蛛の糸を複製する過程で遭遇したいくつかの工學的課題を解決するのに役立つ。セリシンタンパク質溶液はエタノールやアセトンなどの有機溶媒に接觸すると徐々に半固體ヒドロゲルに硬化するが、ドーパミンを結合剤成分として添加すると硬化過程が非常に速くなる。ドーパミンの作用機序は海洋生物フジツボに用いられる化學反応に類似しており、繊維の各種表面への強固な付著を促進することができる。

繊維性能をさらに最適化するために、チームはドーパミンをフィブロイン溶液に添加し、これは液體の固體への転移過程を加速させるのに役立つ。同軸針注射により、フィラメント溶液はアセトンの層に囲まれ、空中ですぐに凝固を引き起こす。アセトンが蒸発すると、形成された繊維は接觸物體にすぐに付著することができる。また、甲狀糖（昆蟲外骨格由來）を導入し、繊維の引張強度を200倍に高め、ホウ酸塩緩衝剤で粘著性を約18倍に増強した。

最終的に得られた繊維の直徑は、使用する針のサイズに応じて、人間の髪の毛の糸よりも半ミリ近くまで幅広い。この裝置で発生した繊維は驚くべき荷重能力を示し、自重の80倍を超える物體を持ち上げることもできる。これを検証するため、チームは約12センチの距離から、この繊維を使って繭、鋼ボルト、水面に浮かぶ実験室の試験管、砂の中に一部埋蔵されたメスや木の塊など多くのものを持ち上げることに成功した。