創新發明：中國科學家用轉基因蠶絲織造出蜘蛛絲

　　中國科學家首次通過基因改造的蠶絲織造出蜘蛛絲，為合成纖維提供了一種環保的替代品。

　　這項研究于9月20日發表在《Matter》雜志上，首次成功利用基因改造的蠶絲織造出完整長度的蜘蛛絲蛋白，其強度是防彈背心中使用的凱夫拉纖維的六倍。這一發現展示了一種可以用于制造環保替代品的技術，例如尼龍等合成商業纖維。

　　“蠶絲是目前唯一大規模商業化的動物絲纖維，具有成熟的飼養技術，”Mi說道。“因此，利用基因改造的蠶絲織造蜘蛛絲纖維可以實現低成本、大規模商業化。”

　　科學家們將蜘蛛絲視為一種可持續發展的替代品，合成纖維會釋放有害的微塑料到環境中，并且通常是使用產生溫室氣體排放的化石燃料制造的。但是，尋求自然的替代品并非沒有挑戰。

　　以前開發的合成蜘蛛絲工藝在將一層糖蛋白和脂質涂覆在絲上以幫助其抵御濕度和陽光暴露方面遇到了困難，而這是蜘蛛在網上應用的一種抗衰老的“皮膚層”。

　　Mi表示，基因改造的蠶絲解決了這個問題，因為蠶絲會自行涂覆一層類似的保護層。

　　“蜘蛛絲是一種亟待探索的戰略資源，”該研究的第一作者、東華大學生物科學與醫學工程學院的博士候選人Junpeng Mi說道。“這項研究中產生的纖維具有非常高的機械性能，在這個領域具有巨大的潛力。這種纖維可以用作外科縫合線，滿足每年超過3億次手術的全球需求。”

　　Mi表示，蜘蛛絲纖維還可以用于制造更舒適的服裝和創新型防彈背心，并且在智能材料、軍事、航空航天技術和生物醫學工程等領域可能有應用。

　　為了從蠶絲中織造蜘蛛絲，Mi和他的團隊將蜘蛛絲蛋白基因引入蠶絲的DNA中，以使其在蠶絲腺中表達，使用了CRISPR-Cas9基因編輯技術和數十萬次對受精蠶卵的微注射的組合。

　　Mi表示，微注射是該研究中“最重要的挑戰之一”，但當他在熒光顯微鏡下看到蠶絲腺發出紅光的時候，這意味著基因編輯成功，他感到非常高興。

　　研究人員還需要對轉基因蜘蛛絲蛋白進行“定位”修飾，以確保其與蠶絲腺中的蛋白質正確相互作用，確保纖維能夠正確織造。為了指導這些修飾，團隊開發了蠶絲的“最小基本結構模型”。

　　Mi表示：“這個論文中引入的‘定位’概念，以及提出的最小結構模型，與以往的研究有了顯著的不同。我們相信大規模商業化即將到來。”

　　未來，Mi計劃利用當前研究中開發的蜘蛛絲纖維的韌性和強度的見解，開發出能夠從天然和工程氨基酸中產生蜘蛛絲纖維的基因改造蠶絲。

　　“引入超過一百種工程氨基酸的概念為工程蜘蛛絲纖維帶來了無限的潛力，”Mi說道。

　　中國科學家用轉基因蠶絲織造出蜘蛛絲

　　這項研究為可持續發展和環保纖維的制造提供了一種創新的方法。通過利用基因改造的蠶絲，科學家們成功地合成了蜘蛛絲纖維，這種纖維比傳統的合成纖維更堅韌耐用，并且具有廣泛的應用前景。

　　傳統的合成纖維通常使用化石燃料制造，這會產生大量的溫室氣體排放。而且，這些合成纖維在使用和處理過程中會釋放微塑料，對環境造成負面影響。相比之下，利用基因改造的蠶絲制造蜘蛛絲纖維是一種更環保的選擇。

　　蜘蛛絲纖維具有出色的機械性能，可以用于制造高強度的材料，如防彈背心和外科縫合線。此外，它還可以應用于服裝、智能材料、軍事、航空航天技術和生物醫學工程等領域。

　　這項研究的成功為大規模商業化鋪平了道路，為未來的研究和應用提供了新的方向。通過進一步改進基因改造的蠶絲和蜘蛛絲纖維的制造技術，我們可以期待看到更多環保、可持續的纖維材料的問世。

　　這項研究的成果對于推動可持續發展和環保意識具有重要意義。通過尋找自然界的解決方案，我們可以為未來創造更可持續的生活方式，并減少對環境的負面影響。這項研究的成功是科學家們不斷努力的結果，也為我們提供了一個更綠色的選擇來替代傳統的合成纖維。