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《木质纤维和蛛丝合成材料 或取代塑料用于医疗、纺织、包装》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 冯瑞华
  • 发布时间：2019-09-26

  • 芬兰研究人员利用木质纤维和蜘蛛丝成分研发出一种新型生物基材料，未来有望用作塑料的替代品。

    材料的强度和延展性通常此消彼长不可兼得。芬兰阿尔托大学研究人员领衔的团队日前在美国《科学进展》杂志上报告说，他们将木质纤维与人造蜘蛛丝中的丝蛋白黏合在一起，研发出了一种新型生物基材料，具有高强度、高刚度及高柔韧性等特点。

    研究人员表示，未来这种合成材料可以替代塑料，用于医疗用品的生产以及纺织业和包装业等。与塑料不同，木质纤维和蜘蛛丝这两种材料的优点是它们可以生物降解，比较环保。

    据介绍，研究团队首先把桦树浆分解成细小纤维，并搭建成一个坚硬的纤维网络，然后再把蜘蛛丝丝蛋白黏合剂渗透到这个网络中，最终制成了这种新型材料。

    但研究中使用的蜘蛛丝并不是从蜘蛛网中提取的，而是人造蜘蛛丝，其中的丝蛋白分子化学性质与蜘蛛网中的丝蛋白分子相似。

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    • 到目前为止，实现强度和可扩展性是材料工程中的一个巨大挑战：增加强度意味着失去可扩展性，反之亦然。现在，阿尔托大学和芬兰VTT技术研究中心的研究人员成功地克服了这一挑战，受到大自然的启发。 研究人员通过将木质纤维素纤维与蜘蛛网线中的丝蛋白粘合在一起，创造了一种真正的新型生物基材料。结果是非常坚固和有弹性的材料，可以在未来用作塑料的替代品，作为生物基复合材料和医疗应用，外科纤维，纺织工业和包装的一部分。 根据阿尔托大学教授Markus Linder的说法，大自然为开发新材料提供了很好的成分，例如坚固且容易获得的纤维素以及本研究中使用的坚韧柔韧的丝绸。这两种材料的优点在于，与塑料不同，它们是可生物降解的，并且不像微塑料那样损害自然。 “我们的研究人员只需要能够重现这些自然属性，”同时领导该研究的Linder补充道。 “我们使用白桦树浆，将其分解成纤维素纳米纤维，并将它们对准一个坚硬的支架。同时，我们用柔软的能量消散蜘蛛丝粘合剂基质渗透到纤维素网络中，”来自VTT的研究科学家Pezhman Mohammadi说道。 。 丝绸是一种天然蛋白质，由蚕等动物排泄，也可在蜘蛛网线中发现。然而，阿尔托大学研究人员使用的蜘蛛网丝实际上并不是从蜘蛛网中提取的，而是由研究人员利用合成DNA的细菌产生的。 “因为我们知道DNA的结构，我们可以复制它并用它来制造与蜘蛛网线中化学相似的丝蛋白分子.DNA中包含所有这些信息，”Linder解释说。 “我们的工作说明了蛋白质工程的新的和多样化的可能性。未来，我们可以制造具有略微不同的构件的类似复合材料，并为其他应用实现不同的特性。目前我们正致力于制造新的复合材料作为植入物，影响抗性物品和其他产品，“佩兹曼说。 该研究项目是生物合成杂化材料分子工程卓越中心（Hyber）工作的一部分。 ——文章发布于2019年9月16日
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  • 《Scripps海洋学研究人员采用全球方法研究微塑料和微纤维》
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    • 编译者：liguiju
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