国产高清无码网址|成人高清视频一区|52欧美日日夜夜|伊久久久久久久久|亚洲国产成人综合|黄片在线播放中文|在线超碰av免费|久久av伊人精品|mmwww污污污|欧美 国产 变态

免費注冊
English
總部客服電話 : 13506730168 0573-82111407 廣西辦事處 : 13567378882 湖州辦事處 : 13957350021 繭絲公檢信息查詢
/ / / / /
世界纖維界的熱門課題:蜘蛛絲的研究與開發(fā)  
來源:admin
作者:admin
時間:2002-06-24 08:00:00
幾百萬年以來,蜘蛛學會了生產最細的絲線,并用這種絲線織成蛛絲網,用以捕獲獵物,賴以生存,繁衍后代。在自然界中,任何飛蟲一旦闖入蛛絲網,就休想逃脫成為蜘蛛食物的命運,這是人們司空見慣的一種自然現(xiàn)象。
  科學的發(fā)展使人類有越來越多的機會和手段去探索自然界的奧秘。科學家們開始注意到蜘蛛絲非同一般的性能。首先蜘蛛絲很細而強度卻很高,它比人發(fā)還要細而強度比鋼絲還要大。其次它的柔韌性和彈性都很好,耐沖擊力強。無論是在干燥狀態(tài)或是潮濕狀態(tài)下都有很好的性能。蜘蛛絲網還有很好的耐低溫性能。由于蜘蛛絲是由蛋白質構成,是生物可降解的把這些優(yōu)良的性能集中在同一種纖維上十分困難。人們開始考慮,如果能夠用人工的方法大量而經濟地生產這種纖維,必將對纖維和紡織業(yè)的發(fā)展產生深遠的影響。目前美國、加拿大、德國和英國等發(fā)達國家已投入大量的人力和物力進行研究,并已取得相當?shù)倪M展,對蜘蛛絲的研究,已成為當今世纖維界的熱門課題。
  蜘蛛絲的結構和性能
  蜘蛛絲屬于一種蛋白纖維。通過對蜘蛛絲的解剖學研究,認為一般蜘蛛絲網包含三種類型的絲有的蜘蛛能生產8種甚至更多類型的絲:捕捉絲捕獲獵物、輻條狀或徑向絲和圓周網絲。蜘蛛的腺體液離開鑒別蛛身體后立即固化成蛋白纖維,固化后的蜘蛛絲不溶水,并具有優(yōu)良的性能。
  利用掃描電鏡研究了蜘蛛絲的超分子結構發(fā)現(xiàn),蜘蛛絲是由一些被稱為原纖的纖維束組成,而原纖又是幾個厚度為120nm的微原纖的集合體,微原纖則是由蜘蛛絲蛋白構成的高分子化合物。
  蜘蛛絲隨處可見,但要由它采取式樣進行性能測試則是很難的事情,而且蜘蛛的品種很多,不同品種不同類型的蜘蛛,其性能也有差異,一般說蜘蛛絲的直徑約為幾個微米人發(fā)約為100微米,但強度特別大。據(jù)德國一個研究所對一種名叫Nephila Clavipes熱帶蜘蛛的研究,其蜘蛛絲的直徑為0.74~1.16dtex,強度為6.4~8.2cN/dtex,在濕態(tài)下伸長有所增加,而強度基本保持不變。有的報導說蜘蛛絲的強度比鋼絲大5倍,而美國南部有一種被稱為“黑寡婦”的蜘蛛,其絲的強度比鋼絲大10倍,另有報導則說蜘蛛絲的強度可以比杜邦的對位芳綸和聯(lián)信的超高分子量聚乙烯纖維還要大。科學家們還對Nephila Clavipes蜘蛛絲的圓周絲的初始模量、應力應變進行了測試。蜘蛛網圓周絲的初始模量明顯高于錦綸6,比對位芳綸低,但圓周絲在蜘蛛絲中不是強度最好的。值得一提的是對位芳綸的斷裂伸長只有2%~5%,而蜘蛛絲是36%~50%。因而具有吸收巨大能量的性能。
  蠶絲的粘彈性最大,其次是蜘蛛絲,而錦綸6的粘彈性最小,這些不同的特性來源于材料本身的組成和結構的差異。
  蜘蛛絲的另一重要特性是它的耐低溫性能。據(jù)報導,蜘蛛絲在零下40℃時仍有彈性,只有在更低的溫度下才變硬,在需要低溫使用的場合,這種纖維的優(yōu)點特別顯著。
    由于蜘蛛絲是由蛋白質組成,因而是生物可降解的,不會對環(huán)境造成污染,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
  蜘蛛絲蛋白的剖析和合成
  科學家們已經進行了大量的工作,用物化學方法對蜘蛛絲蛋白和腺體分泌物進行了研究,分離了蜘蛛絲蛋白基因編碼的核苷酸序列,建立了數(shù)據(jù)庫,利用DNA合成技術已成功地建立了不同蜘蛛絲蛋白片段的基因序列模型,用這種模型可制造出一種稱為蜘蛛絲蛋白的合成基因,利用這種基因可生產出96.1%的基因序列與天然蜘蛛絲蛋白相同的產品。下一步工作是如何大規(guī)模生產這種蜘蛛絲蛋白,現(xiàn)在有三種途徑。第一是利用動物如奶?;蚰萄騺砩a這種蜘蛛絲蛋白;第二是利用微生物來生產;第三是利用植物來生產。
    第一種途徑。加拿大一家生物技術公司宣布已經獲得成功,辦法是將能復制蜘蛛絲蛋白的合成基因移植給山羊,山羊生產的羊奶中就含有類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質。據(jù)報導,這種羊奶中含有經基因重組的蛋白質2~15g/l,用這種蛋白質生產的纖維取名生物鋼Biosteel,其強度比芳綸大3.5倍。該公司正研究如何將羊奶中的蛋白質進行紡絲的問題。
  第二種途徑。利用衛(wèi)生微生物來生產蜘蛛絲蛋白,這種方法是將能生產蜘蛛絲蛋白的基因移植給微生物,使該種微生物繁殖過程中大量生產類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質。例如已經發(fā)現(xiàn)一種細菌和一種酵母菌通過基因移植技術能合成出類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質。下一步工作就是研究如何利用工業(yè)發(fā)醇的方法大量生產這種細菌或酵母菌,然后把這種類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質分離出來做為紡絲的原料。
  第三種途徑。利用植物來生產蜘蛛絲蛋白。這種方法是將能生產蜘蛛絲蛋白的合成基因移植給植物,如花生、煙草和谷物等,使這種植物能大量生產類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質,然后將蛋白質提取出來做為生產仿蜘蛛絲的原料。
蜘蛛絲蛋白的溶解和紡絲
  在目前還不能通過生物技術大量生產蜘蛛絲蛋白的情況下,必須先尋找一種合適的蛋白質做為模型物質,以制備紡絲溶液,表證其蛋白質的溶解狀態(tài)以及在不同的凝固條件下的紡凝固行為。但這種蛋白質必須是在結構和性能上與蜘蛛絲蛋白相似而又能大量取得的。已發(fā)現(xiàn)一種桑蠶的脫膠天然蠶絲,其蛋白質的初級結構與蜘蛛絲蛋白質相近似,而其他桑蠶絲蛋白質的氨基酸組成與蜘蛛絲相差較大,因而使用這種材料作為試驗的模型物質。德國一家研究所宣布他們已找到十分良好的溶劑體系。為了進行蛋白質的紡絲試驗,專門設計加工了小型試驗裝置,據(jù)說每次有6ml蛋白質溶液即可紡絲了,紡絲的參數(shù)可在較寬的范圍內改變和調整,可由電腦進行程序控制,加上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),以便為將來進行放大使用提供基礎資料。據(jù)報導,使用這種裝置,已從脫膠桑蠶絲溶解的蛋白質溶液紡出了纖維,下一步工作將是優(yōu)化溶解紡絲的各種參數(shù)并研究溶解紡絲的各種條件對纖維結構性能的影響。
  用途展望
  前面提到,蜘蛛絲有比芳綸還高的強度,計算表明,一根直徑10mm的蜘蛛絲繩可以拉住一架正在飛行的噴氣式飛機,蜘蛛絲有吸收巨大能量的能力,又耐低溫,同時它又是天然產品,是生物可降解的可循環(huán)再生的材料,因而被世界各國普遍看好。
  在軍事方面,用蜘蛛絲做的防彈背心比用芳綸做的性能還好。也可以用于制造坦克和飛機的裝甲,以及軍事建筑物的“防彈衣”等。
  在航空航天方面,可用于結構材料、復合材料和宇航服裝等。
  在建筑方面,結構材料和復合材料,用于橋梁、高層建筑和民用建筑等。
   在農業(yè)和食品方面??捎米霾稉凭W具,代替造成白色污染的包裝塑料等。
   在醫(yī)學和保健方面,尤其有廣泛用途。由于蜘蛛絲是天然產品,又由蛋白質組成,和人體有良好的相容性,因而可用作高性能的生物材料,如人工筋腱、人工韌帶、人工器官、組織修復、傷口處理、用于眼外科和神經外科手術等特細和超特細生物可降解外科手術縫合線。
  總之,目前這種纖維的呼聲很高,特別是如果能用轉基因的方法從羊奶、牛奶中大量獲得蜘蛛絲蛋白,則這種轉基因仿蜘蛛絲在價格上完全可與對位芳綸競爭。據(jù)說生產這種仿蜘蛛絲的費用可降低到每公斤50美元以下,而目前蠶絲的平均生產費用也要每公斤26~33美元。