天然蜘蛛丝具有优异的机械性能，是自然界已知韧性最强的天然纤维，其无与伦比的高强度、高韧性使得蜘蛛丝纤维在国防、军事、建筑等领域具有广阔应用前景。然而，蛛丝特殊属性导致其一直难以扩大到工业化生产，与蛛丝不同的是，蚕丝的获得与应用历史悠久，且成本低廉。过去数十年里，科学家们致力于探索开发一种易于生产且像蛛丝一样的纤维，或是将蛛丝的性能“移花积木”到蚕丝上。
近日，天津大学生命科学学院林志教授团队利用再生丝素蛋白（RSF）进行人工纺丝，制备得到强度和硬度均显著优于天然蛛丝的高性能人造蚕丝，相关成果已发表于Matter（Cell 姊妹刊)。
林志，天津大学生命科学学院研究员、教授。博士毕业于新加坡国立大学（NUS）结构生物学专业，曾担任新加坡国立大学生物科学系研究员和生理学系高级研究员，目前主要研究领域包括蛋白质结构、功能研究，以及生物工程。
此次林志教授团队在Matter上发表的研究论文以“Artificial superstrong silkworm silk surpasses natural spider silks”为题。团队受蜘蛛卵丝的人工纺纱启发，通过一种特殊的化学浴去除了普通蚕丝中的粘性外层，并结合金属离子辅助增强的方法，得到了胜过蛛丝的超强蚕丝纤维。这种人工蚕丝纤维的拉伸强度达到2.0 GPa，比天然蛛丝的平均强度要高70 %以上，并且具备43 GPa的高平均杨氏模量，远远高于所有已知的天然微丝，这项工作为生产高性能人造丝线开辟了一种便捷高效的途径。
人造蚕丝RSF-SN
该研究是有史以来第一次将廉价的普通蚕丝转换成性能超越超过天然蜘蛛丝的具有超高强韧性的人工蚕丝，扭转了以往人们认为蚕丝在机械性能上无法与蜘蛛丝抗衡的传统观点，这项研究所开发的方法将为大规模生产具有高性能、高利润的蚕丝纺织品材料提供坚实的技术基础。
研究一经报道，便受到广泛关注，被多方国外新闻网站争相报道（如ScienceNews, EurekAlert!, Cosmos, TexFash等），英国谢菲尔德大学的材料科学家Chris Holland教授、洛根犹他州立大学的丝绸科学家Randy Lewis等世界各地科学家也对该工作表示良好肯定。
人工蚕丝向实际应用转化的展望
早在2021年，林志教授团队就通过核磁共振（NMR）并结合材料学技术，对蛛丝的成分和机理进行了相关探索，在PNAS上发文的研究论文揭示蜘蛛卵鞘丝次要成份蛋白TuSp2的结构与成丝机理。这一研究为进一步设计具有高机械性能的丝蛋白材料提供了新的方向，同时也为此次研发出超强人工蚕丝奠定了概念及思路基础。
林志教授所在的天津大学生命科学学院成立于2012年，长期以来，学院面向人民生命健康，聚焦重大疾病防控，在微生物与免疫学、结构与系统生物学、纳米生物技术、生物信息与大数据等重点领域，开展揭示生命活动基本规律的基础研究以及服务医学、现代农业等领域的应用研究。
学院设有结构与分子生物学研究所、微生物与免疫研究所、纳米生物医学研究所3个教学科研单位，生物科学专业为教育部首批“强基计划”改革试点专业，入选国家一流本科专业建设点、国家基础学科拔尖学生培养计划2.0基地。此外，学院拥有天津市生物大分子结构功能与应用重点实验室、天津市微纳生物材料与检疗工程技术中心。依托强大的平台，学院先后承担国家“863”项目、“973”项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目，成果频出，展现出强大的学术与科研能力。
生命科学是一门发展迅速、多学科交叉的前沿学科，与人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，也被我国学术界视为在国际上最有影响力的学科之一。相信将有越来越多的天大学子在这里增长见识,丰富学识，为探索生命科学贡献力量！
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内容来源：天津大学官网、天津大学生命科学学院官微
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