新仿生時代開啟的新絲綢之路

　　這里世界服裝鞋帽網的小編給大家介紹的是新仿生時代，新絲綢之路。

　　人類第一次學會剝繭抽絲，利用生物材料紡線制衣，開創了一條連結東西方的絲綢之路。從天然纖維到“六大綸”等人工纖維，人們基于仿生原理，發明了無數種新纖維，編織出美好生活。而今，在纖維科技領域，科學家和工程師不曾停止對生靈萬物的學習與借鑒。在這個新的仿生時代，將辟出一條新的絲綢之路。

　　更細、更強、更美

　　通常情況下，長度比直徑大1000倍以上，且具有一定柔韌性和強力的纖細物質，就被稱為“纖維”。

　　東華大學材料科學與工程學院院長朱美芳教授介紹，纖維其實是人類最早開始利用的天然材料之一，也是人類最偉大的發現之一，大大推動了人類文明進步。早在1萬多年前的原始社會，我們祖先就開始利用棉、毛、絲、麻等天然纖維，之后逐漸發展出紡織技術。追溯到公元前3000多年，四大文明古國都有關于天然纖維使用和紡紗織布的記載。距今五六千年前，我國開始養蠶、取絲、織綢。從商代出土的文物可知，當時織造技術已使用多種真絲，絲綢生產初具規模。至漢唐盛世，橫貫歐亞大陸的絲綢之路，將絲綢工藝傳至波斯、阿拉伯、埃及，直至15世紀進入歐洲。

　　與天然纖維的悠長歷史相比，化學纖維的歷史相對很短。最著名的化纖莫過于世界上第一種合成纖維，美國杜邦公司將其命名為“尼龍(Nylon)”。1939年，杜邦公開銷售尼龍長襪引發轟動，搶購場面之混亂，以至于警察出動才能維持秩序。

　　“像蛛絲一樣細，像鋼絲一樣強，像絹絲一樣美”，世人曾用這樣的語句來贊譽尼龍纖維。盡管有點“過獎”，但這的確是人類對紡織纖維性能的一種期許，至今基本未變。

　　絲來何處?桑蠶到蜘蛛

　　春蠶吐絲，為人馴化，蠶絲纖維成為一種源于生物質的原生纖維。如今，通過基因工程改質，這種取自大自然的纖維資源可實現超值應用。因為轉基因已從“吃”到“穿”，進入紡織品領域——轉入蜘蛛蛋白基因的桑蠶絲產品，纖細、柔軟、親膚性良好。

　　在國家生物工程重大項目支持下，我國于2003年完成第一張桑蠶基因組框架圖，2008年又完成了桑蠶基因組精細圖譜，桑蠶基因組測序為構建轉基因桑蠶絲工程奠定了基礎。東華大學副校長俞建勇院士介紹，目前轉基因桑蠶絲就包括蜘蛛蛋白基因桑蠶絲、彩色桑蠶絲等。

　　例如，在桑蠶絲蛋白基因中嵌入部分源自蜘蛛包卵絲蛋白的基因，可使得桑蠶絲蛋白中含有一定量的蜘蛛包卵絲蛋白，改變并提升傳統桑蠶絲性能。桑蠶絲本身也在改良改性，我國高等研究機構已培育出多種彩色桑蠶絲品種，2009年前主推了黃色品種，2009年以來已生產推出了黃、綠、紅等顏色，來自絲綢之鄉的高校院所正與企業聯合推進彩色桑蠶絲及其應用項目的產業化。當然，現階段彩色蠶絲仍面臨色牢度不足的技術瓶頸，由基因工程賦予的五顏六色還不易耐久。

　　既然蠶絲已被用了幾千年，“蜘蛛俠”身上的蛛絲有沒有利用價值?據了解，蜘蛛絲具有強度高、彈性大、抗輻射、熱穩定、耐疲勞、可降解等特性，也是一種優質的天然生物材料，在軍工、航空航天、生物醫藥等領域具有巨大的潛在應用價值。但其應用基礎，與蠶絲一樣，在于認知和掌控其蛋白基因。

　　在蜘蛛絲蛋白基因研究領域，東華大學化工生物學院最近傳出消息：孟清教授課題組歷經6年攻關，取得重大進展。他們在世界上首次篩選獲得了一種蜘蛛絲蛋白質全長基因，這種基因是蜘蛛用來編碼它們的捕獲絲的。

　　孟清介紹，蜘蛛絲纖維由基因編碼的蛋白質組成，共有拖絲、捕獲絲、鞭毛絲、包卵絲、包裝絲、固著絲等6個品種。迄今，世界上只有美國加州大學課題組克隆獲得了其中的拖絲蛋白全長基因，而中國此次取得的科研成果填補了又一種克隆基因的空白。

　　據悉，東華課題組已利用蛋白質剪接技術，建立起高效表達蛋白質的連接系統，實現了蜘蛛絲蛋白的體外合成。同時，他們通過靜電紡和水紡技術，初步獲得了基因工程仿生蜘蛛絲纖維。這項成果有助于進一步解析蜘蛛絲蛋白的結構和功能，探索其成絲機理，并制備優良的仿生蛛絲纖維。

　　海中尋找“新絲路”

　　為人類所用的纖維來源正從陸地拓展至海洋。同為生物質纖維，蠶絲、蛛絲都是生物質原生纖維，而來自海中的海洋生物質纖維，則屬于生物質再生纖維。

　　你可能想不到，這種纖維以藻類與蝦蟹等水產品外殼為原料。其具體來源很多，包括海洋動物纖維，如甲殼素纖維、甲殼素衍生物纖維;以及海洋植物纖維，如海藻酸鹽纖維、卡拉膠纖維、瓊膠纖維等。

　　俞建勇院士認為，這類生物纖維既不依賴石油等化學工業，又不在栽培養殖中與糧食爭地，開辟了纖維材料的第三種原料來源，符合纖維材料綠色、環保的發展趨勢。同時，它們可以賦予纖維以特殊性能，如“殼聚糖纖維”具有天然的抑菌性、生物活性、吸附性，其純紡抑菌率達99%以上，混紡則達75%，每克殼聚糖纖維可吸附約66.6毫克甲醛。另外一例，如海藻酸纖維，天然具備阻燃性和防輻射功能，可變廢為寶、化害為利。

　　專家認為，殼聚糖纖維是世上少有的天然具備無毒、防霉、抗菌、阻燃、抗靜電五大功能的纖維品種。在紡織服裝領域，殼聚糖纖維特別適合做床上用品、內衣、襪子、毛巾等親膚性產品。它還可用于醫用紡織品、放射物質的屏障用布、從事核工業人員的勞動防護用品，甚至可成為煙草工業的煙草過濾嘴材料，以及用作凈水器和特別用途的空氣過濾器材料等。

　　產業化方面，生產殼聚糖纖維的主要原料是殼聚糖，也就是甲殼素脫去乙酰基之后的產物，而甲殼素就部分來自常見的蝦皮蟹殼。目前，我國企業殼聚糖纖維等生物質纖維已突破關鍵技術，并具備工業化產能基礎，總體技術水平達到國際領先。同樣，基于海洋藻類的百噸級海藻酸鹽纖維生產裝置也在企業試車成功，相關產品已推向市場。

　　據規劃，到2015年，我國生物質化學纖維及其原料產量將由2012年的300萬噸提高到510萬噸，年均增長17%，總產值可逾千億元規模。