你听过人造蜘蛛蛋白丝吗？

　　现实里没有蜘蛛侠，想拥有如天然蜘蛛捕丝般韧性高又亲水的物料，还得靠科学家的巧手。香港城市大学(香港城大)科研人员领导的研究团队，巧妙性地将商业用的蚕丝蛋白和重组蜘蛛丝蛋白相结合，模拟天然蜘蛛捕丝的结构性能特征，开发出一款全丝蛋白基、绿色、可持续的人造蛋白丝，表现出优异的水分收集性能。

　　图A是蜘蛛捕丝的结构、功能及表面化学；图B说明蜘蛛网因应环境变化的反应。(图片来源: DOI number: 10.1002/adfm.202002437)

　　天然的蜘蛛捕丝具有独特的结点结构(node structure)，丝上会周期性地出现纺锤状的结节(periodic spindle knots)，加上捕丝本身具有亲水等物理化学性质，因此能有效地定向收集大气中的水分，使在蜘蛛网上凝结成的水珠，向网的中心点汇聚。同时，天然蜘蛛捕丝韧性很高，而且在被拉长后一旦遇上湿气就会收缩，恢复到初始的长度，所以因缠住猎物而变了形的蜘蛛网，遇水便可以自行恢复原状。“这些特性引起了科学界的兴趣，但由于从蜘蛛身上收集捕丝费时失事，所以科学家用不同的方法制作出有相似特性的人造丝和新型材料，应用于缝合伤口用的缝线等方面。”胡教授介绍说。

　　胡教授是专门主修纺织材料，对蜘蛛丝的生物模仿亦已经钻研多年。现时的人造丝多采用尼龙作为基底材料，表面再外加不同物料的涂层。但胡教授指出，蚕丝在吸湿性能和热稳定性都比尼龙优胜，更可生物降解，因此他们团队选用了蚕丝作为原材料，制作人造丝。

　　通过基因重组的方式，制备出重组蜘蛛丝蛋白。天然的蜘蛛丝结节是由亲水、粘性的糖蛋白组成，具有三种丰富的氨基酸(分别是丝氨酸(serine)、甘氨酸(glycine)和缬氨酸(valine))；而重组蜘蛛丝蛋白正正同样大量含有上述这三种氨基酸，跟亲水的天然蜘蛛丝糖蛋白相似，因而能够提升材料的亲水性。

　　现有的人造蜘蛛捕丝主要是采用合成高分子，典型的制备方法是利用尼龙作为基底材料，然后使用聚二甲基硅烷，聚甲基丙烯酸甲酯，聚偏氟乙烯等作为结点。相比于这类人造蜘蛛捕丝，本文提出的全丝蛋白基人造丝具有更好的生物可降解性和相容性，纤维的直径更小，质量更轻。对比现有报道的最强集水性能的尼龙基人造蜘蛛捕丝，全丝蛋白基人造丝在最大可收集的水体积方面虽然只有其三分之一，但却比它轻了约252倍，而且在收集效率方面提高了近100倍(体积质量比)。

　　尽管基因重组蛋白比较昂贵，但是在这项研究中用量少，结合成熟的浸渍工艺以及商业化的蚕丝，全丝蛋白基人造蜘蛛蛋白丝表现出规模化生产潜力。