新仿生時(shí)代開啟的新絲綢之路

　　這里世界服裝鞋帽網(wǎng)的小編給大家介紹的是新仿生時(shí)代，新絲綢之路。

　　人類第一次學(xué)會(huì)剝繭抽絲，利用生物材料紡線制衣，開創(chuàng)了一條連結(jié)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(fā)明了無數(shù)種新纖維，編織出美好生活。而今，在纖維科技領(lǐng)域，科學(xué)家和工程師不曾停止對(duì)生靈萬物的學(xué)習(xí)與借鑒。在這個(gè)新的仿生時(shí)代，將辟出一條新的絲綢之路。

　　更細(xì)、更強(qiáng)、更美

　　通常情況下，長(zhǎng)度比直徑大1000倍以上，且具有一定柔韌性和強(qiáng)力的纖細(xì)物質(zhì)，就被稱為“纖維”。

　　東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)朱美芳教授介紹，纖維其實(shí)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(fā)現(xiàn)之一，大大推動(dòng)了人類文明進(jìn)步。早在1萬多年前的原始社會(huì)，我們祖先就開始利用棉、毛、絲、麻等天然纖維，之后逐漸發(fā)展出紡織技術(shù)。追溯到公元前3000多年，四大文明古國(guó)都有關(guān)于天然纖維使用和紡紗織布的記載。距今五六千年前，我國(guó)開始養(yǎng)蠶、取絲、織綢。從商代出土的文物可知，當(dāng)時(shí)織造技術(shù)已使用多種真絲，絲綢生產(chǎn)初具規(guī)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(jì)進(jìn)入歐洲。

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

　　“像蛛絲一樣細(xì)，像鋼絲一樣強(qiáng)，像絹絲一樣美”，世人曾用這樣的語句來贊譽(yù)尼龍纖維。盡管有點(diǎn)“過獎(jiǎng)”，但這的確是人類對(duì)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(zhì)的原生纖維。如今，通過基因工程改質(zhì)，這種取自大自然的纖維資源可實(shí)現(xiàn)超值應(yīng)用。因?yàn)檗D(zhuǎn)基因已從“吃”到“穿”，進(jìn)入紡織品領(lǐng)域——轉(zhuǎn)入蜘蛛蛋白基因的桑蠶絲產(chǎn)品，纖細(xì)、柔軟、親膚性良好。

　　在國(guó)家生物工程重大項(xiàng)目支持下，我國(guó)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(xì)圖譜，桑蠶基因組測(cè)序?yàn)闃?gòu)建轉(zhuǎn)基因桑蠶絲工程奠定了基礎(chǔ)。東華大學(xué)副校長(zhǎng)俞建勇院士介紹，目前轉(zhuǎn)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(tǒng)桑蠶絲性能。桑蠶絲本身也在改良改性，我國(guó)高等研究機(jī)構(gòu)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(chǎn)推出了黃、綠、紅等顏色，來自絲綢之鄉(xiāng)的高校院所正與企業(yè)聯(lián)合推進(jìn)彩色桑蠶絲及其應(yīng)用項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)然，現(xiàn)階段彩色蠶絲仍面臨色牢度不足的技術(shù)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(jià)值?據(jù)了解，蜘蛛絲具有強(qiáng)度高、彈性大、抗輻射、熱穩(wěn)定、耐疲勞、可降解等特性，也是一種優(yōu)質(zhì)的天然生物材料，在軍工、航空航天、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。但其應(yīng)用基礎(chǔ)，與蠶絲一樣，在于認(rèn)知和掌控其蛋白基因。

　　在蜘蛛絲蛋白基因研究領(lǐng)域，東華大學(xué)化工生物學(xué)院最近傳出消息：孟清教授課題組歷經(jīng)6年攻關(guān)，取得重大進(jìn)展。他們?cè)谑澜缟鲜状魏Y選獲得了一種蜘蛛絲蛋白質(zhì)全長(zhǎng)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(zhì)組成，共有拖絲、捕獲絲、鞭毛絲、包卵絲、包裝絲、固著絲等6個(gè)品種。迄今，世界上只有美國(guó)加州大學(xué)課題組克隆獲得了其中的拖絲蛋白全長(zhǎng)基因，而中國(guó)此次取得的科研成果填補(bǔ)了又一種克隆基因的空白。

　　據(jù)悉，東華課題組已利用蛋白質(zhì)剪接技術(shù)，建立起高效表達(dá)蛋白質(zhì)的連接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了蜘蛛絲蛋白的體外合成。同時(shí)，他們通過靜電紡和水紡技術(shù)，初步獲得了基因工程仿生蜘蛛絲纖維。這項(xiàng)成果有助于進(jìn)一步解析蜘蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，探索其成絲機(jī)理，并制備優(yōu)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(zhì)纖維，蠶絲、蛛絲都是生物質(zhì)原生纖維，而來自海中的海洋生物質(zhì)纖維，則屬于生物質(zhì)再生纖維。

　　你可能想不到，這種纖維以藻類與蝦蟹等水產(chǎn)品外殼為原料。其具體來源很多，包括海洋動(dòng)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(rèn)為，這類生物纖維既不依賴石油等化學(xué)工業(yè)，又不在栽培養(yǎng)殖中與糧食爭(zhēng)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(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，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(dá)99%以上，混紡則達(dá)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(rèn)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(lǐng)域，殼聚糖纖維特別適合做床上用品、內(nèi)衣、襪子、毛巾等親膚性產(chǎn)品。它還可用于醫(yī)用紡織品、放射物質(zhì)的屏障用布、從事核工業(yè)人員的勞動(dòng)防護(hù)用品，甚至可成為煙草工業(yè)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(chǎn)業(yè)化方面，生產(chǎn)殼聚糖纖維的主要原料是殼聚糖，也就是甲殼素脫去乙?；蟮漠a(chǎn)物，而甲殼素就部分來自常見的蝦皮蟹殼。目前，我國(guó)企業(yè)殼聚糖纖維等生物質(zhì)纖維已突破關(guān)鍵技術(shù)，并具備工業(yè)化產(chǎn)能基礎(chǔ)，總體技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。同樣，基于海洋藻類的百噸級(jí)海藻酸鹽纖維生產(chǎn)裝置也在企業(yè)試車成功，相關(guān)產(chǎn)品已推向市場(chǎng)。

　　據(jù)規(guī)劃，到2015年，我國(guó)生物質(zhì)化學(xué)纖維及其原料產(chǎn)量將由2012年的300萬噸提高到510萬噸，年均增長(zhǎng)17%，總產(chǎn)值可逾千億元規(guī)模。