絲綢材料特性與氨基酸排列有關 可開發高性能人造蠶絲

日本理化學研究所日前宣布，該研究所沼田圭司和增永啟康率領的國際研究小組發現，絲綢內不同氨基酸排列會影響其機械強度、熱穩定性及結晶結構。

人類從古代開始就利用蠶絲纖維制作出富有光澤的織物。近年來，科學家針對蠶絲質輕堅韌、生物相容性好和可生物降解的特性，開始研究將其用在結構材料、醫療材料等領域。另外，蠶絲也可加工成纖維、水凝膠、膠卷、海綿等，用在再生醫療和藥物輸送系統中。但科學家對絲綢的氨基酸排列如何影響其熱性能和機械性能以及相關應用等尚不十分了解。

為此，該研究小組挑選了4種家蠶和10種野蠶共14個種類的蠶絲進行試驗。他們在熱重量分析和示差掃描熱量分析中發現，野蠶絲比家蠶絲的熱分解溫度高30攝氏度。但在拉伸試驗中研究人員觀察到，野蠶絲比家蠶絲有更明顯的斷裂點。研究小組對蠶絲進行X射線散射試驗發現，野蠶絲比家蠶絲的結晶尺寸大了約1納米。這是因為家蠶絲的結晶領域是由甘氨酸交互反復排列構成，而野蠶絲的結晶領域則是由丙氨酸連續排列而成。

研究人員在對氨基酸排列與熱穩定性關系試驗結果分析中發現：丙氨酸連續排列的比率越高，熱穩定性越強；甘氨酸交互反復排列的情況越多，則機械強度越強；而具有更多大側鏈氨基酸的蠶絲，其機械強度較弱。

在化石燃料逐漸枯竭、全球更加重視環保的大背景下，人們一直渴望能有替代石化產品的材料出現，而蠶絲則是較好的替代材料之一。該研究對人工制造可控其強度、吸濕性、伸展性等特性的人造蠶絲材料具有重要意義。（中國科技網）