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家蚕多尺度可控自组装纺丝机制揭示
本文转自：科技日报
科技日报重庆1月14日电 （记者雍黎）记者14日从西南大学获悉，该校前沿交叉学科研究院生物学研究中心夏庆友/何华伟教授团队，联合中国科学院生物物理研究所朱平研究员团队，历经8年攻关，揭示了家蚕多尺度、可控自组装纺丝的机制。该研究论文发表在最新一期《科学通报》上。
家蚕如何纺制出性能优异的蚕丝，即家蚕的纺丝机制问题，是蚕业科学百余年来最受关注的问题之一。目前，科学家提出了“液晶”和“胶束”两种主要的纺丝模型。前者认为纺丝液是由球状丝素蛋白聚集形成的类棒状结构组成的液晶，后者认为纺丝液是由两亲性的丝素蛋白聚集而形成的胶束。由于缺乏家蚕丝腺腔中天然丝素蛋白（NSF）的精细结构，这两种模型目前仍然面临较大的争议。
在家蚕丝腺腔中，NSF在15%—30%的浓度下仍然保持结构稳定而不发生聚集沉淀。然而，一旦脱离体内环境，NSF很快会聚集形成沉淀。因此，绝大多数的研究都使用再生丝素蛋白而不是NSF。稳定NSF的结构，是破译家蚕纺丝机制所要面对的首要挑战。
研究人员4年内解剖了超过20000头家蚕，筛查了1000余种化合物和5000多种化合物组合，发现只有两种化合物可以在溶液中保持NSF的结构长期稳定。在此基础上，他们对家蚕丝腺腔中NSF的形态、结构和组装进行了系统研究，发现金属离子可逆地诱导NSF形成柔性纳米纤维；同时建立了利用金属投影原位分析NSF组装的方法，发现在前部丝腺靠近吐丝器处，NSF纳米纤维平行于纺丝管腔排列，形成了高度有序排列的“鱼骨状”高级结构，为家蚕纺丝做好了充分的准备。
该研究不仅创建了蚕丝蛋白精细结构和自组装的新型研究系统和研究范式，还为昆虫纺丝机制研究和高性能人工纤维的仿生设计提供了新的见解和指导。
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快照生成时间：2024-01-15 05:45:06
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