仿蜘蛛丝纤维

三种蜘蛛丝蛋白基因结构及仿生蛛丝的性能研究摘要：蜘蛛丝是一种自然纤维材料，具有出色的力学性能和生物相容性。

在过去几十年中，蜘蛛丝研究的发展引起了越来越多工程学及生命学领域的注意。

因此，本文将结合三种蜘蛛丝蛋白基因的结构及仿生蛛丝的性能展开研究探讨。

引言：蜘蛛丝是一种生物材料，其功效是在自然演化过程中形成的，其力学，生物相容性和可纺性是众所周知。

近年来，仿生学研究也向蜘蛛丝方向聚焦。

许多科学家利用生物技术，开发出新型的人造蜘蛛丝文件，增强材料性能是其研究热点。

在这篇文章中，我们就来介绍三种蜘蛛丝蛋白基因的结构及仿生蛛丝的性能的研究情况。

正文：1. 常见的蜘蛛丝蛋白基因类型现阶段对蜘蛛用来构造蛛丝的基因综合了多个蛋白质。

来自蜘蛛腺体中的蜘蛛肌提供能量来产生拉伸力，而蛛丝的加工和变形则由不同类型的蛋白质来完成。

这三种基因分别为MaSp1，MaSp2和AcSp1，以下分别介绍：(1) MaSp1蛋白质MaSp1是蜘蛛基因组中最长的蛋白质之一，约有600至800个氨基酸残留。

MaSp1包含6个与泛素相似的重复序列，其各自长度大概为120至135个氨基酸。

(2) MaSp2蛋白质MaSp2是一种较短的蛋白质，长度大约为200个氨基酸。

MaSp2与MaSp1不同，在其氨末端和羧末端都有富含谷氨酸和精氨酸的序列，成为一种反复出现的单元。

此外，它还包括两个直接重复序列，并伸展到N 端和 C 端。

(3) AcSp1蛋白质AcSp1是一种不同于MaSp1和MaSp2的蛋白质。

AcSp1蛋白质的长度大约在110 ~ 140个氨基酸之间。

相比于MaSp蛋白，AcSp1存在着更多的极性和带电氨基酸，几乎没有互相重叠的序列，这可能对Fib X（Fib发生素X，是造成蜘蛛蛛丝固化的酶）的发生和Nox（NADPH氧化酶）的抑制具有重要作用。

2. 蛛丝纤维的力学性能由于蜘蛛丝是迄今为止地球上发现的最强的天然纤维，因此从它身上吸取技能值是非FAQ的。

AMSilk：首例人工合成的蜘蛛丝纤维白小美【期刊名称】《国际纺织导报》【年(卷),期】2013(041)009【总页数】1页(P16)【作者】白小美【作者单位】【正文语种】中文2013年3月11日，德国AMSilk公司在新闻发布会上推出了一种完全由重组丝蛋白制成的生物钢仿蜘蛛丝纤维。

纤维断裂前的动能测试表明生物钢仿蜘蛛丝纤维的韧性与天然的蜘蛛丝纤维相似。

仿蜘蛛丝纤维原丝手感十分光滑，有很舒适的触感和丝绸般的光泽。

这种纤维外观亮白，可通过纺织工业中常用技术进行染色。

利用生物钢仿蜘蛛丝纤维可制得高性能的产业用纺织品、体育用品、医用纺织品，以及其他支撑纺织物和伤口覆盖用外科手术材料。

AMSilk生物钢仿蜘蛛丝纤维采用批量纺丝制得。

生物钢仿蜘蛛丝纤维的生产是基于德国拜罗伊德大学Thomas Scheibel教授的发明和AMSilk工程师的技术研发。

AMSilk公司总监Lin Römer解释说，在所有的仿蜘蛛丝应用中，能纺出一种可行的商业纤维一直是最具挑战的技术，但利用目前的加工方法，AMSilk公司已经可以商业化生产仿蜘蛛丝纤维。

下一步，AMSilk公司将对纤维的发展、原材料的生产规模及新实验厂的纺丝技术进行进一步优化。

为适应纤维行业的发展，AMSilk 公司正在扩张原材料的生产以支持其在多个领域的应用发展。

AMSilk公司正追求在仿蜘蛛丝这一平台上生产更广范围的产品，包括涂层植入体、薄膜、非织造布、珠丝，以及纤维。

AMSilk公司成立于2008年，坐落于慕尼黑附近的生物技术创新及创业者中心(IZB)。

AMSilk公司的投资方是MIG基金和慕尼黑新技术公司。

项目部分基金来自于德国联邦教育部门和巴伐利亚经济事务部、基础建设部、运输部和技术部，由PTJ和VDI进行项目管理。

AMSilk是AMSilk公司在欧盟和美国注册的商标。

Biosteel和Spidersilk是在欧盟注册的商标，并在美国得到商业应用。

新型纤维材料——蜘蛛丝蜘蛛是地球上最古老的物种之一，是自然界的神奇动物，经历了几百万年漫长的进化，蜘蛛已能够适应地球上几乎所有环境而生存下来，其最大的臂助正是本身独特的纺丝能力和令人惊讶的蛛丝性能。

蜘蛛是自然界产丝和用丝的“专家”，它们一生都离不开丝。

蜘蛛生产性能最优异的丝线，并用这种丝线织成蛛丝网，用以捕获猎物，赖以生存，繁衍后代。

蜘蛛，属节肢动物门蛛形纲蛛形目，种类繁多，会吐丝结网的大约有2万多种，按吐出丝种类的多少分为古蛛亚目、原蛛亚目和新蛛亚目。

科学家们早就注意到蜘蛛丝非同一般的性能并将它利用了起来。

早在1709年就出现了人类利用蜘蛛丝的记载，而且在第二次世界大战时，蜘蛛丝曾被广泛用作显微镜、望远镜、枪炮的瞄准系统等光学装置的十字准线。

进入20世纪80年代,蜘蛛丝，尤其是牵引丝，以高强度、高弹性、高断裂功、低密度、良好的耐温及耐紫外线性能、良好的生物相容性等优异性能引起了各国材料、生物和化学等众多领域研究人员的极大兴趣。

科技的进步，亦使得破解蜘蛛丝的生物奥秘成为了可能。

1996年，美国Science杂志连载3篇文章，揭示了蜘蛛丝性质与结构的关系以及蜘蛛丝的奥秘，近几年，又连续发表了10多篇关于蜘蛛丝研究的文章。

美国、瑞士、加拿大、日本、德国、丹麦等国的一些实验室先后对蜘蛛丝做了深入的研究,在利用基因和蛋白质测定技术解开蜘蛛丝奥妙的同时,在蜘蛛丝人工生产方面也取得了突破性进展。

蜘蛛丝的结构性能与用途蜘蛛丝能大量吸收动能，同时具有高弹性形变，究其原因，在于其奇妙的分子结构。

蜘蛛丝的化学本质为蛋白质，蛛丝蛋白的复杂氨基酸序列和空间结构赋予了外显的性能。

蜘蛛丝中分子排列是一种介于晶区与非晶区的中间相的存在。

结晶区主要为聚丙氨酸链段，构象为β-折叠链，分子链或链段沿着纤维轴线的方向呈反平行排列，相互间以氢键结合，形成折曲的栅片，栅片间距离是变化的，在0.93～1.57nm之间。

非结晶区由甘氨酸、丙氨酸以外的大侧基氨基酸组成，分子多呈α-螺旋状结构。

天然蜘蛛丝仿生材料摘要采用仿生学原理, 设计、合成并制备新型仿生材料是近年来快速发展的研究领域. 天然蜘蛛丝是一种生物蛋白弹性体纤维, 具有高比强度( 约为钢铁的5 倍) 、优异弹性( 约为芳纶的10 倍) 和坚韧性( 断裂能为所有纤维中最高) ,为自然界产生最好的结构和功能材料之一, 它在航空航天、军事、建筑及医学等领域表现出广阔应用前景. 受自然界蜘蛛丝启发, 天然蜘蛛丝仿生材料的研究迎来了机遇, 同时也给人们展示了许多新颖的仿生设计方法. 本文从不同仿生学角度综述了天然蜘蛛丝仿生材料的发展, 并提出了一些看法和思考。

1．天然蜘蛛丝结构、功能及应用天然蜘蛛丝是蜘蛛经由其丝腺体分泌的一种天然蛋白生物材料 , 属于一种生物弹性体纤维 , 它是自然界产生最好的结构和功能材料之一 . 表 1 列出了天然蜘蛛丝和其它几种典型材料的力学性能 , 通过比较可以发现 , 天然蜘蛛丝优良的综合性能 , 特别是其高比强度 ( 约为钢铁的 5 倍 ) 、优异弹性 ( 约为芳纶的 10 倍 ) 和坚韧性 ( 断裂能 180MJ /m3 为各材料中最高) 是其它天然纤维与合成纤维所无法比拟的。

此外 , 天然蜘蛛丝还显示出特别的扭转形状记忆效应 , 当它被扭转到其它准平衡位置时 , 由于高阻尼效应 , 它几乎不振荡 , 并且不需要任何额外的刺激就能以指数方式完全恢复到其初始的状态 , 从而有效防止悬挂在空中的蜘蛛转动摇摆正是由于天然蜘蛛丝具有质轻、超坚韧性、突出形状记忆效应及生物相容性好等特性 , 因此 , 它在航空航天 ( 如飞机和人造卫星的结构材料、复合材料 ,宇航服装 ) 、军事 ( 如坦克装甲、防弹衣、降落伞 ) 、建筑 ( 如桥梁和高层建筑的结构材料 ) 、医学 ( 如人造关节、肌腱、韧带 ) 等领域表现出广阔的应用前景 . 其实 , 早在 l709 年就出现了人类利用天然蜘蛛丝的记载 , 而且在第二次世界大战时 , 天然蜘蛛丝曾被广泛用作显微镜、望远镜、枪炮瞄准系统等光学装置的十字准线 . 天然蜘蛛丝已吸引了世界各国科学家的巨大兴趣和广泛关注。

纤维之星——人造蜘蛛丝
王志祥
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】1997(000)003
【摘要】小小的蜘蛛用体液抽出晶莹的长丝,编织一张张圆网,捕捉虫蛾为食物。

人类从蜘蛛丝的突出优点中得到启示,正在努力实现人造蜘蛛丝的梦想。

在这一领域中探寻的是美国康奈尔大学的应用生命研究所所长詹林斯教授。

天然蜘蛛丝的直径为习微米左右,其单位截面积的牵引强度相当于钢的5倍。

蜘蛛丝还具有卓越的防水和伸缩功能。

詹林斯教授认为,如果制造出一种具有天然蜘蛛丝特点的人造蜘蛛丝,那么这种丝就具有广泛
【总页数】1页(P9-9)
【作者】王志祥
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TS102
【相关文献】
1.蜘蛛丝与人造纤维的发明 [J], 平占斌
2.蜘蛛丝蛋白的人工合成及人造蜘蛛丝 [J], 许箐;潘志娟
3.蜘蛛丝可用于制造人造皮肤还可作为人造韧带使用 [J],
4.人造蜘蛛丝与仿蜘蛛丝纤维的研究进展 [J], 王松立;王美林;周湘;刘遵峰
5.南开大学研获超强韧人造蜘蛛丝 [J], 钱伯章
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2024年合成蜘蛛丝市场规模分析引言合成蜘蛛丝是一种仿生纤维材料，具有轻质、高强度、高韧性等优点，广泛应用于纺织、医疗、电子等领域。

本文将对合成蜘蛛丝市场规模进行分析。

市场概述合成蜘蛛丝市场是近年来迅速发展的一个领域。

合成蜘蛛丝的应用范围广泛，包括纺织品、医疗用品、电子材料等。

随着人们对新材料需求的增加，合成蜘蛛丝市场呈现出快速增长的态势。

市场驱动因素1. 纺织行业的需求增加合成蜘蛛丝在纺织行业具有优异的性能，如轻质、高强度、高韧性等，能够满足消费者对高品质纺织品的需求。

随着人们生活水平的提高，对纺织品的需求也越来越高，这推动了合成蜘蛛丝市场的增长。

2. 医疗行业的应用拓展合成蜘蛛丝在医疗行业有广泛的应用，例如用于制作缝合线和人工血管等。

随着人口老龄化趋势的加剧，医疗需求不断增加，这促使了合成蜘蛛丝市场的发展。

3. 电子行业对新材料的需求合成蜘蛛丝具有优异的导电性能和机械性能，能够满足电子行业对新材料的需求。

随着电子行业的不断发展，对高性能材料的需求也在增加，这为合成蜘蛛丝市场提供了机遇。

市场规模分析根据市场调研数据显示，合成蜘蛛丝市场规模呈现出快速增长的趋势。

预计在未来几年内，市场规模将进一步扩大。

1. 区域市场规模分析全球范围内，合成蜘蛛丝市场规模最大的区域是亚太地区。

亚太地区具有人口众多和经济快速发展的特点，这促进了合成蜘蛛丝市场的增长。

其他地区如北美和欧洲市场也在逐渐增长，但规模相对较小。

2. 应用领域市场规模分析合成蜘蛛丝在纺织行业的应用领域中占据较大份额。

其次是医疗行业和电子行业。

随着合成蜘蛛丝性能的不断优化和新应用领域的拓展，市场规模将进一步扩大。

3. 市场竞争格局分析目前，合成蜘蛛丝市场存在着一些主要厂商，包括杜邦公司、阿蒙特公司等。

这些厂商拥有先进的技术和强大的研发能力，占据着市场的主导地位。

但随着市场机遇的增加，新的竞争者也在不断涌现。

市场前景展望合成蜘蛛丝市场具有广阔的发展前景。

有材有料丨受天然蜘蛛丝启发：这种纤维可以凭空取水，能力超强！“有材有料”棉纺织技术新传媒纺织新材料专栏专栏简介：《棉纺织技术》期刊社立足纺织，围绕“技术”“信息”两个关键词，将发挥信息服务机构优势，围绕国家重大战略和行业需求，利用新媒体平台开辟纺织“有材有料”专栏，内容涉及新材料先进技术介绍、市场行情动态、领军人物要闻、前沿发展趋势等，增进行业对纺织新材料的了解，解决企业新材料应用方面的技术难关与困扰，助力纺织产业的绿色高质量发展。

可集水的仿蛛丝纤维淡水资源的短缺已成为制约全球社会和经济发展的主要因素。

据统计，海水资源占到了地球上所有水资源的96.54%，淡水资源仅占2.53%，而且只有0.36%的淡水资源能够被人类直接利用，如何获取更多的可利用淡水资源，是一个亟待解决的问题。

此前，国际化学领域期刊《材料化学学报》A刊报道了西南交通大学孟涛教授团队的研究成果——利用具有中空连续通道的仿蜘蛛丝微纤维进行高效集水，团队通过在仿蛛丝纤维内部构建中空结构，让纤维的集水性得到显著提升，研究发现，该仿生微纤维悬挂液滴体积是纺锤节体积的1663倍，集水能力数值远超出已有文献报道的数值。

丨来自蜘蛛丝纤维结构的启示目前，由于水污染和淡水资源缺乏等问题，水资源危机越来越受到广泛关注。

由于海水淡化和废水处理技术的适用性、简便性和成本效益等问题，使得一些地方无法使用这些技术获取淡水资源。

这些年，各领域的科学家们试图从大自然中获取灵感，研究仿生集水技术。

自然界中，大多数生物都拥有应对恶劣环境的独特本领，经过长期的自然选择，一些生物已经能够从雾气中获得水分供自身生存，这为淡水收集系统中功能仿生材料的设计和制造提供了灵感。

迄今为止，研究者们已经利用纳米布沙漠甲虫的集水机理、仙人掌的集水机理以及蜘蛛丝的表面集雾机理等，开发出了大量相应的仿生集水材料。

雨后的清晨或者潮湿的角落，人们常常可以发现蜘蛛网上悬挂着大量晶莹的液滴。

研究发现，实际上，蜘蛛丝有强大的集水功能，而其集水能力归因于一种独特的纤维结构，该结构由周期性纺锤节和关节构成，其中纺锤节由随机杂乱的纳米纤维组成，关节则由排列整齐的纳米纤维组成。