蠶“吐”蛛絲，比防彈背心纖維堅韌6倍

　　東華大學生物與醫學工程學院教授孟清和西南大學前沿交叉學科研究院教授夏慶友團隊合作，讓轉基因蠶“吐出”蜘蛛絲，這種纖維比防彈背心中使用的凱拉維爾纖維堅韌6倍。相關研究9月20日發表于《物質》。這是人們首次用蠶成功生產全長蜘蛛絲蛋白，研究展示了可用來制造商業合成纖維環保替代品的新技術。

　　科學家認為蛛絲是合成纖維的有前景的可持續替代品。合成纖維會向環境中釋放有害的微塑料，它們通常由產生溫室氣體排放的化石燃料生產。之前開發的人造蛛絲工藝需要在蛛絲表面涂上一層糖蛋白和脂質，類似于蜘蛛在網上涂上的一層抗衰老的“皮膚層”，來幫助它抵抗潮濕和光照。

　　轉基因蠶為這個問題提供了一個解決方案，蠶也會在自己的纖維上包裹一層類似的保護層。蠶絲是目前唯一一種大規模商業化的動物絲纖維，已擁有完善的飼養技術，這使得使用轉基因蠶生產蜘蛛絲纖維可以實現低成本、大規模的商業化。

　　為了讓蠶“吐出”蛛絲，研究人員將蛛絲蛋白基因引入蠶的DNA中，利用基因編輯技術CRISPR-Cas9和數十萬次微量注射到受精卵中的方法，在蠶的腺體中表達蛛絲蛋白。在這項研究中，顯微注射是最重大的挑戰之一。

　　論文第一作者、東華大學生物科學與醫學工程學院博士生米俊鵬仍記得，當他看到基因編輯成功的標志——蠶的眼睛在熒光顯微鏡下發出紅光時，欣喜若狂。“我手舞足蹈跑到孟清教授的辦公室分享這個結果。那個晚上，我興奮地睡不著覺。”米俊鵬回憶。

　　研究還需要對轉基因蛛絲蛋白進行定位修飾，使其能夠與蠶腺體中的蛋白質正常相互作用，確保纖維能夠正常紡出。為此，該團隊開發了蠶絲的最小基本結構模型。“我們在研究中引入的定位概念，并提出最小結構模型，這些代表了與以往研究的重大差異。我們相信大規模商業化即將到來。”米俊鵬說。

　　他表示，新研究中生產的蛛絲纖維具有極高的機械性能，具有重要的應用前景。例如，它們可用作外科縫合線，滿足全球每年超過3億次手術的需求。蜘蛛絲纖維還可用于制造更舒適的服裝和新型防彈背心，并在智能材料、軍事、航空航天技術和生物醫學工程中得到應用。

　　下一步，研究人員計劃利用對當前研究中蜘蛛絲纖維的韌性和強度的理解，開發可以產生天然和工程氨基酸蛛絲纖維的轉基因蠶。“一百多種工程氨基酸的引入能為工程蛛絲纖維提供無限潛力。”米俊鵬說。