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摘要：通过从大自然中获取一页，研究人员已经制造出一种能大量生产的强力柔韧的蜘蛛丝。例如，2010年，国家科学基金会资助了一个项目，对山羊进行基因工程，使其在牛奶中生产蜘蛛丝，而其他项目则专注于在酵母、细菌和昆虫细胞中大规模生产蜘蛛丝蛋白，称为“蜘蛛丝蛋白”。
我们建造了摩天大楼，比声音和粒子对撞机在地球表面下一英里的速度更快的飞机。
然而在某些方面，卑微的小蜘蛛却让人类大吃一惊：蜘蛛用来诱捕猎物的丝线是自然工程的惊人壮举。一磅一磅，一英寸一英寸，蜘蛛丝可以吸收大量的能量而不被撕开。它比钢更坚固，但比橡胶更富有弹性。
现在，科学家们发明了一种合成蜘蛛丝，它的许多特性与野生蜘蛛丝相同，而且它们可以大规模生产——克服了过去在该领域研究中遇到的两个限制。[人造蜘蛛丝的惊人照片]
坚韧而有弹性的寻找蜘蛛丝的自然仿制品并不是什么新鲜事。例如，2010年，国家科学基金会资助了一个项目，对山羊进行基因工程，使其在牛奶中生产蜘蛛丝，而其他项目则专注于在酵母、细菌和昆虫细胞中大规模生产蜘蛛丝蛋白，称为“蜘蛛丝蛋白”。2015年，研究人员在《生物材料》杂志上报告说，他们利用转基因山羊产生的spidroons形成生长脑细胞的支架。[仿生：7项受自然启发的聪明技术]
“由于蜘蛛是领土，生产少量的丝，任何蜘蛛丝的工业应用都需要生产重组蜘蛛丝蛋白和产生人工蜘蛛丝纤维，研究人员在星期一（1月9日）发表在《自然化学生物学》杂志上的一篇论文中写道：
然而，先前设计的蜘蛛侠并不是野生蛛形纲动物的复制品。研究人员报告说，在溶液中产生的工程丝蛋白在低浓度下可以产生令人失望的少量；它们会聚集在一起；它们不会在液体中溶解。
等等，研究人员写道，那些生产出来的假蜘蛛丝，除非在最初生产后经过广泛的处理，否则其物理性能就很差。
结果表明，蜘蛛自然会在丝纺织管道中生产丝，沿着腺体的pH值（一种物质的酸性程度）从大约7.6（稍微碱性，意味着存在更多的负电荷离子）逐渐变化到小于5.7（酸性，意味着存在更多的正电荷离子）。根据2014年《公共科学图书馆生物学》（PLOS Biology）杂志上的一项研究，这种pH值的变化促使蛋白质在末端改变形状，导致蛋白质像锁和触发器一样自我组装。同时，顶部看起来有点像一个稍微不起皱的大脑的导管变窄成一根细管，穿过导管的巨大力量将纤维拉成股，研究人员发现，
模拟蜘蛛导管，研究小组想知道，模拟蜘蛛自身丝腺的状况是否会产生更好的结果。他们还注意到，来自不同种类蜘蛛的部分天然蜘蛛丝蛋白具有不同的pH值和溶解能力。
，因此，研究人员将两种蜘蛛的蜘蛛丝蛋白基因结合起来，创造了一种叫做NT2RepCT的杂交蜘蛛丝基因。NT2RepCT编码了一种全新的蛋白质，结合了两种蜘蛛蛋白的最佳特性：高溶解度和高pH敏感性。然后他们将杂交丝蛋白的基因插入细菌的DNA中，产生蛋白质。
最后，这个过程产生了一种高浓度的蜘蛛丝蛋白溶液，看起来浑浊而粘稠，就像真正的蜘蛛丝蛋白在丝腺体内部一样。然后他们通过一根薄的玻璃毛细管泵送这种溶液，这模仿了现实世界中产生蜘蛛丝纤维的剪切过程厄斯在报纸上写道。研究人员报告说，这个过程在一个0.26加仑（1升）的烧瓶中产生了3280英尺（1000米）的纤维。
“初生NT2RepCT纤维的应力应变行为与天然蜘蛛丝在性质上相似，它们在屈服点之前表现出一个初始弹性阶段，”之后丝绸开始变形，研究人员在论文中写道：
虽然合成蜘蛛丝的行为很像真丝，但它的韧性和拉伸强度比天然蜘蛛丝低，这意味着它更容易断裂。
提高韧性的一种可能 ... 是纺制直径接近研究人员写道：“天然的牵引丝，因为这显然会对丝纤维的机械性能产生影响。
”最初发表在《生命科学》杂志上。
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