蜘蛛丝是自然界最令人印象深刻的材料之一，表现出令人印象深刻的强度和韧性。现在，圣路易斯华盛顿大学的研究人员声称已经创造出了一种人造蛛丝，它的性能超过了一些天然蛛丝。
这不是这个研究团队的第一次竞技表演了——早在2018年，他们就开发了合成蜘蛛丝在抗拉强度、延展性和韧性方面，这几乎与真实的东西不相上下。为此，他们将产丝基因拼接到细菌中，并对其进行微调，使丝中的蛋白质融合在一起，形成一种更坚固、更坚韧的材料。
在这项新研究中，研究小组在先前研究的基础上，不仅要匹配天然丝，而且要超越天然丝。关键成分是-纳米晶体，它可以提高材料的强度，但很难人工合成。
“蜘蛛已经知道如何用理想数量的纳米晶体纺丝，”该研究的首席研究员张福忠(音)说。“但当人类使用人工纺丝工艺时，合成丝纤维中的纳米晶体数量往往低于天然纤维。”
因此，研究人员再次卷起袖子，修补蚕丝中的蛋白质结构。这一次，他们添加了新的淀粉样蛋白序列，倾向于产生更多的-纳米晶体，同时也使用了更少的重复氨基酸序列，这使得细菌更容易产生它们。
最终得到了含有128个重复单位的混合聚合淀粉样蛋白。这比该团队之前工作的192个纳米晶体要少，但β纳米晶体足以弥补可能带来的强度损失。
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在测试中，这种新型合成丝的平均极限抗拉强度约为10亿帕斯卡(GPa)，平均韧性约为161兆焦耳/立方米。这两种组合的表现最为出色人造丝绸，还有一些天然的蛛丝，包括精心织网的蛛丝，如金丝蜘蛛和带状花园蜘蛛。
该团队表示，仍有很大的改进空间。他们只研究了三种淀粉样蛋白序列，这意味着更好的特性可能隐藏在数千种等待探索的序列中。
这项研究发表在杂志上ACS Nano．
来源:圣路易斯的华盛顿大学
