2015年2月10日 星期二

蜘蛛絲最新應用與發展


作者：國立臺灣大學化學系 林宇軒

 責任編輯：國立成功大學化學系 林弘萍教授

 2014.05.15 發表於CASE PRESS 科學教育發展中心

 Photo Credit: Spider man Vector by Xplict91

大家一定都還記得在電影《蜘蛛人２》裡，蜘蛛人用了好幾條蜘蛛絲擋下失控列車的經典畫面。事實上，蜘蛛絲真的具有這種高韌性、強度與動能吸收率，能夠抵擋這麼強的衝擊力，並且將大部分衝擊的動能轉成熱能。其實也已經有很多公司正在研究開發蜘蛛絲的各種應用。

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蜘蛛絲是由蛋白質堆疊而成，包括結晶以及非晶形的結構，並包裹入一些分子幫助穩定蜘蛛絲，例如提供酸性環境以抗菌的磷酸氫鉀、抗酸的硝酸鉀等。蜘蛛絲可承受的重量比等重的鋼鐵要強五倍，可吸收的動能則比等重的克維拉纖維(Kevlar)大上三倍。
儘管蜘蛛絲擁有特殊的物理性質，但絲蛋白在蜘蛛體內是液態的，被排到蜘蛛體外後，因為壓力的關係，才會重排成固態的蜘蛛絲蛋白，因此不易被利用。美國Kraig Biocraft Laboratories轉而使用另一種方法讓絲的取得更為便利，他們將蜘蛛絲基因轉殖到蠶，再利用傳統養蠶取絲的方式，取得具有蜘蛛絲強韌性質的蠶絲，根據2014年3月24日公司最新發布的消息指出，新技術使產率從30%大幅提高到70%，產品已可進入大量生產階段。日本公司Spiber則用另一種方法獲得大量的絲蛋白。他們將蜘蛛絲蛋白基因轉殖入大腸桿菌體內，利用其產生的絲蛋白形成的絲強度比克維拉纖維還要強，目前持續投注資金在量產技術，預計2015年可以達到每月生產100公斤的產量。
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