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12bet官方手机版APP:研究了如何在其他蛋白质中复制这种有规律的自我排列

时间:2021/6/12 21:24:17   作者:   来源:   阅读:19   评论:0
内容摘要:英国剑桥大学的研究人员模仿自然界中最强大的材料之一——蜘蛛丝的特性,创造了一种基于植物的、可持续的、可伸缩的聚合物薄膜。这种新材料和现在使用的许多普通塑料一样坚固,可以取代许多普通家用产品中的一次性塑料。同时,这种材料可以在大多数自然环境中安全降解,无需工业堆肥设备,也可以工业化和大规模生产。研究结果发表在10日的《自...
英国剑桥大学的研究人员模仿自然界中最强大的材料之一——蜘蛛丝的特性,创造了一种基于植物的、可持续的、可伸缩的聚合物薄膜。这种新材料和现在使用的许多普通塑料一样坚固,可以取代许多普通家用产品中的一次性塑料。同时,这种材料可以在大多数自然环境中安全降解,无需工业堆肥设备,也可以工业化和大规模生产。研究结果发表在10日的《自然通讯》杂志上。剑桥大学化学系的教授领导了这项研究,他说,像蜘蛛丝这样的材料如此坚固的关键原因之一是氢键在空间中有规律地排列。密度非常高。蛋白质具有分子自组织、自组装的趋势,特别是植物蛋白,它是食品工业的副产品,含量丰富,可持续性地获得。这项研究的合著者马克·加西亚博士 研究了如何在其他蛋白质中复制这种有规律的自我排列。

研究人员使用大豆分离蛋白(SPI)作为一种测试植物蛋白,因为SPI很容易作为大豆油生产的副产品获得。然而,SPI等植物蛋白在水中的溶解度较差,因此很难控制其自组装成有序结构。这一次,通过使用SPI,他们成功地复制了一种没有蜘蛛的类似蛛丝的结构,即所谓的“纯素蜘蛛丝”。该新技术采用环保的醋酸和水的混合物,结合超声和高温,以提高SPI的溶解度。这种方法产生的蛋白质结构在氢键形成的指导下增强了分子间的相互作用。在第二步中,溶剂被去除,从而形成不溶于水的薄膜。马克·加西亚说:“因为所有的蛋白质都是由多肽链组成的,在合适的条件下,我们可以让植物蛋白质像蜘蛛丝一样自我组装。”蜘蛛体内的丝蛋白被溶解在水溶液中,然后纺丝。纺丝的过程会聚集非常强的纤维,而这个过程只需要很少的能量。

这种材料的性能相当于高性能工程塑料,如低密度聚乙烯。化学交联常用于提高生物高分子薄膜的性能和耐水性。最常用的交联剂是不可持续的,甚至可能有毒。这种新材料的优点是多肽链的规则排列,这意味着不需要化学交联,因此该技术不再使用有毒元素。大自然的神奇创造造就了蜘蛛的神奇特性。蜘蛛丝由2500多根纳米线组成,但非常薄,并且兼具强度和韧性,这是漫长的自然选择造就的。它仍然是仿生学领域的重要研究目标之一。破译和模拟蛛丝不仅有助于现代科技的发展,而且对环境保护也起到了重要的推动作用,如本文所做的研究。


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