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我国科学家发现蜘蛛丝有望助力开发人造肌肉
时间:2019-03-05 14:02:56  作者:微微  来源:中国生物技术网
中国研究人员领导的一个国际团队发现,一种蜘蛛丝可根据环境湿度变化而扭转变形,未来有望应用于开发人造肌肉或制造扭转驱动器等。
  人类利用蜘蛛丝始于1909年,在第二次世界大战时蜘蛛丝曾被用作望远镜、枪炮的瞄准系统中光学装置的十字准线,但20世纪90年代后开始对蜘蛛丝蛋白基因组成、结构形态、力学性能等有了深入研究,医学领域的科学家们也一直在研究如何将蜘蛛丝应用于医学的方法。
  中国研究人员领导的一个国际团队发现,一种蜘蛛丝可根据环境湿度变化而扭转变形,未来有望应用于开发人造肌肉或制造扭转驱动器等。
<研究示图>
  3月2日前发表在《Science Advances》杂志上的研究显示,当环境中相对湿度达到70%时,蜘蛛大壶状腺丝开始产生超过每毫米300度的扭转变形。通过调节相对湿度,研究人员可精确控制蜘蛛丝的扭转,这一特性在蚕丝和头发丝等纤维中未被发现。
  大壶状腺丝是蜘蛛丝的一种,具有牵引功能,还有充当蛛网“骨架”等作用。
  中国华中科技大学刘大彪课题组与美国麻省理工学院等机构研究人员发现,这种蛛丝主要由MaSp1和MaSp2蛋白组成,后者含有脯氨酸环,遇到水分子发生反应后脯氨酸环中的氢键以非对称方式被破坏,从而导致蜘蛛丝朝一个方向扭转。
<研究示图>
  此前研究显示这种大壶状腺丝对水敏感,当相对湿度达到一定水平时,牵引丝可在长度方向上收缩。
  论文通讯作者之一、麻省理工学院教授马库斯·比勒说,湿度导致的收缩让蛛丝在清晨遇到露水时拉紧,这可能有利于保护蛛网和蜘蛛捕食,但尚不清楚蛛丝扭转的生物学意义。
  没有参与这项研究的美国威斯康星大学麦迪逊分校教授普帕·吉尔伯特评价说,这种蛛丝就像一根绳子,随空气湿度变化而不断扭转,这种具备特殊性能的分子机制可用来制造由湿度驱动的软体机器人或智能面料。
  刘大彪对记者说,新发现可以启发人们设计出新颖的扭转驱动器或人造肌肉,并有助于开发新型传感器、智能纺织品或绿色能源设备。
关键字:蜘蛛丝,人造肌肉
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