纺织新材料_蜘蛛丝.pdf

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1、FiberTechnology纤维技术摘要：经过多年努力，蜘蛛丝的开发应用及人工生产已经取得了突破性进展。文章分析了天然蜘蛛丝的结构与物理、化学性能，介绍了利用转基因技术生产人造蜘蛛丝的方法及其现状，并对蜘蛛丝的应用领域及前景作了展望。关键词：蜘蛛丝；纤维结构；纤维性能；转基因技术中图分类号：TS102.33文献标识码：A文章编号：1003-3025（2004）01-0028-03山东海龙股份有限公司刘海洋王伟霞刘长军周翠荣王敬文纺织新材料——蜘蛛丝0引言结构，同尼龙-2结构相似。蜘蛛丝的氨基酸的摩尔分数人

2、类在蚕丝的开发利用方面已经取得了令人惊叹的和氨基酸的主链序列与天然聚肽如蚕丝、羊毛和人发有成就，相关技术目前已相当成熟和普及。同样由昆虫分很大的差别。这种差异和组成取决于蜘蛛的种类、食物、泌的天然生物材料蜘蛛丝虽在很久以前就引起了人气候及其它因素。不同种类的蜘蛛大囊壶腺体所产生丝们的好奇心，然而受当时科学技术水平的限制，对蜘蛛蛋白质的氨基酸种类差异不大，为17种左右，各种氨基丝的研究开发仅停留在一个较低的平台上。直到近几年，酸的含量也因蜘蛛的种类不同而有一定差异。其共同点随着现代基因工程技术以及生物材料技术

3、的迅猛发展，为具有小侧链的氨基酸（如甘氨酸和丙氨酸）的含量丰科学家们利用基因和蛋白质测定等技术，经过深入研究，富，十字圆蛛和大腹圆蛛的这两者含量之和分别达到解开了蜘蛛丝的奥秘，在人工生产蜘蛛丝方面也取得了59.6%和53.2%，与蚕丝的含量74%比显得较低。蜘突破性进展，使得像蚕丝那样大规模地开发和利用蜘蛛蛛丝中较大的7种氨基酸含量约占其总量的90%，它们丝的愿望进入日程。分别为甘氨酸（42%）、丙氨酸（25%）、谷氨酸（10%）、1蜘蛛丝的结构亮氨酸（4%）、精氨酸（4%）、酪氨酸（3%）、丝氨酸（3%）

4、[2]。丙氨酸是蜘蛛丝结晶区的主要成分。蜘蛛丝的1.1蜘蛛丝的形态结构利用扫描电镜研究蜘蛛丝的超分子结构发现，蜘蛛极性侧链的氨基酸含量大大高于蚕丝。蜘蛛丝的酸性氨丝是由一些被称为原纤的纤维束组成，而原纤又是几个基酸分别为天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和苏氨酸；碱厚度为120nm的微原纤的集合体，微原纤则是由蜘蛛丝性氨基酸分别为赖氨酸、精氨酸和组氨酸。极性氨基酸蛋白构成的高分子化合物。它的横截面形态接近圆形，与的多少直接影响氨基酸的化学性质和分子构向结构。蜘蚕丝的三角形不同，横切断裂面的内外层为结构一致的蛛丝中含

5、量较大的极性基团组分为谷氨酸大于10%，脯材料，无丝胶。蜘蛛丝是单丝，不需要丝胶来粘住两根氨酸10%左右，丝氨酸5%左右，占构成蜘蛛丝α螺旋丝，因此没有蚕丝那样覆盖于表面的水溶性物质。蜘蛛肽链结构氨基酸的30%左右；形成b-折叠片层结构的丝的纵向形态为：丝中央有一道凹缝痕迹，平均直径约极性氨基酸比例为5%。6.9mm，约为蚕丝的一半[1]。蜘蛛丝在水中会发生截面膨1.3蜘蛛丝的取向结晶结构胀，而径向收缩。在碱性条件下，其黄色加深；在酸性条蜘蛛丝的结晶度比蚕丝的结晶度小得多，约为10%件下，其性能会受到破坏。

6、～15%，而蚕丝约为50%～60%。蜘蛛丝优异的力学1.2蜘蛛丝蛋白的化学组成性能源于其链状分子的结构特殊的取向和结晶结构。蜘蜘蛛丝的主要成分为蛋白质，如所有的蛋白质纤维蛛丝是一种纳米微晶体的增强复合材料，晶粒尺寸为2一样，其组成长链蛋白质的单元为带不同侧链R的酰胺×5×7nm的微晶体构成的蜘蛛丝结晶占纤维总质量的10%左右，它是分散在蜘蛛丝无定性蛋白质基质中作者简介：刘海洋，男，1968年生，高工，潍坊，261100的增强材料。由于蜘蛛丝的晶粒如此之小，以至当纤维28纺织导报ChinaTextileLea

7、der·2004No.1FiberTechnology纤维技术丝在外界拉力作用下，随着似橡胶的无定形区域的取向，术难题[3]，此研究被列为国家“863”计划重点项目，目蜘蛛丝晶体的取向度也随之增加。当纤维拉伸度为10%前正在进行当中。时，纤维结晶度不变，结晶取向增加。横向晶体尺寸（即3.2牛羊乳蜘蛛丝垂直于纤维轴向）有所减少，这是任何合成纤维的结构将能产生蜘蛛丝蛋白的合成基因移植给某些哺乳动随拉伸形变无法实现的特性。蜘蛛丝结构模型可以这样物如山羊、奶牛等，从其所产的乳液中提取一种特殊的描述：由柔韧的蛋白质分

8、子链组成的非晶区，通过一定蛋白质，这种含蜘蛛基因的蛋白质可用来生产有“生物硬度的棒状微粒晶体所增强，这些晶体由具疏水性的聚钢”（BioSteel）之称的光纤，其性能类似于蜘蛛丝[5]。丙氨酸排列成氢键连接的b-折叠片层，折叠片层中分子美国科学家利用转基因法，将黑寡妇蜘蛛丝蛋白基相互平行排列。另一方面，甘氨酸富集的聚肽链组成了因放入奶牛的胎盘内进行特殊培育，等到奶牛长大后，所蜘蛛丝蛋白无定形区，无定形区内的聚肽链间