蜘蛛丝比钢铁还要坚固,现在我们知道原因了

通过揭示赋予蜘蛛丝非凡特性的分子相互作用,研究人员揭示了可以激发先进材料并揭示蜘蛛网之外的生物过程的原理。研究人员已经确定了微小的化学吸引力,可以帮助蜘蛛丝实现其著名的平衡作用:在不失去灵活性的情况下提供极高的强度。通过 [...]

来源:SciTech日报

通过揭示赋予蜘蛛丝非凡特性的分子相互作用,研究人员揭示了可以激发先进材料并揭示蜘蛛网之外的生物过程的原理。

研究人员已经查明了微小的化学吸引力,这些化学吸引力可以帮助蜘蛛丝实现其著名的平衡行为:在不失去灵活性的情况下提供极高的强度。通过解释是什么在分子尺度上将材料结合在一起,这项工作可以使设计用于飞机零件、防护服和医疗用途的仿生纤维变得更加容易。类似的自组织行为也可能提供有关神经系统疾病(包括阿尔茨海默病)的线索。

伦敦国王学院和圣地亚哥州立大学 (SDSU) 合作的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

该团队没有将蜘蛛丝视为一种可以直接复制的神秘材料,而是专注于大自然使用的基本“规则”,这些原则可用于构建新一代高性能、更可持续的纤维。

揭示蜘蛛丝的分子设计

蜘蛛丝由蛋白质构成,长链由氨基酸构成。研究报告称,在这些蛋白质内部,某些氨基酸以类似于分子“贴纸”的方式相互作用。这些重复的、可逆的连接帮助蛋白质聚集、组织并最终锁定成一个可以承受拉伸和重负荷的结构。

英国方面负责这项研究的伦敦国王学院计算材料科学教授 Chris Lorenz 表示:“潜在的应用是巨大的——轻型防护服、飞机部件、可生物降解的医疗植入物,甚至软机器人都可以受益于利用这些自然原理设计的纤维。”

促进丝形成的关键氨基酸

因此,他建议这些发现可以扩展到人类健康研究。

DOI:10.1073/pnas.2523198122