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由蛛丝蛋白制成的“防弹皮肤”问世
添加时间:2011-8-22  作者:王小龙 康斯坦丁  来源:科技日报 科幻星系  点击:2117  
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  本报讯 据英国《每日邮报》报道,荷兰的科学家日前通过基因工程技术用蛛丝蛋白制成了一种高强度人造皮肤,这种“皮肤”甚至能够抵御子弹的射击而不被穿透。

  实验中,研究人员首先通过转基因技术培育出了一种山羊,这种山羊能够生产出具有蛛丝蛋白的羊奶。在羊奶中加入一种特殊的溶剂后,就能提取到大量的蛛丝纤维。这种蛛丝纤维甚至比著名的凯夫拉尔纤维还结实,强度是钢的10倍。将这些纤维纺纱编织就能制成所需要的“超强布料”。

  负责该实验的荷兰科学家杰勒·埃瑟迪说,他们的项目名为“2.6克 329米/秒”,就是取自点22口径步枪子弹的重量和速度,意在希望其研究成果能够抵御子弹的射击。

  埃瑟迪说,丝绸在战争中的应用也有着很长的历史,据说成吉思汗所率领的骑兵除了使用皮甲外,还穿着一种用丝绸制成的软甲,由于丝绸柔韧性极好,较轻的刀枪都不会造成大的伤害,尤其是对于较远处弓箭攻击具有一定的防护作用,有时即便被射中,箭头下的丝绸也不会破裂。而现代战争中的子弹就相当于当年成吉思汗时代所使用的箭头,可以试想一下,如果穿上这种蛛丝纤维制成的防弹背心会是怎样一番光景。

  为了测试这种皮肤日后被植入人体的可能性,埃瑟迪的小组以一块手掌大小的蛛丝纤维“布料”为对象,用5周的时间在上面培育出了一层真正的皮肤。研究人员在美国视频网站YouTube上发布的一段视频显示,这种人造皮肤对子弹有一定的抵御作用。

  埃瑟迪称,测试结果显示,虽然这种人造皮肤还有很多需要改进的地方,但他们把原先只存在于科幻小说中的东西变成了现实。她说:“其实我们可以抛开防弹背心,考虑得更长远一些——直接用蛛丝蛋白替换人体皮肤中的角蛋白。这样或许就能让我们的皮肤变得刀枪不入。”角蛋白广泛存在于脊椎动物皮肤、毛发和指甲等部位,是人类和其它动物体内的一种具有结缔和保护功能的纤维状蛋白质。

  埃瑟迪说,防弹背心问世已有几十年的时间,但像皮肤一样的防弹衣或能防弹的皮肤目前还只存在于科幻当中,这项研究至少为刀枪不入的超人走入现实提供了某种可能。

用蜘蛛丝怎样才能造出“人皮”

   人类将蜘蛛丝运用在各种不同的领域已有不少的年头。远在古希腊时期,人们就已经开始将蜘蛛丝当做临时绷带使用。最近的一份调查报告中指出,在未来,蜘蛛丝的运用将更加广泛,甚至有可能被制成新型的人造皮肤。德国汉诺威医科大的工作人员已成功在采集而来的“斑络新妇”蛛丝上培养出一层薄膜状的皮肤结构。

 

    永纤维原细胞在蛛丝上“搭建”出基本的网状结构,左图为“搭建”一天后,右图为“搭建”四天后 

  蜘蛛丝为何本领大 

  人体的皮肤由表皮组织跟真皮层构成。表皮组装是皮肤最外面的一层,能抵御外界真菌和细菌的侵袭。真皮层位于表皮的下方,能够为表皮组织提供能量、营养以保证表皮组织的弹性。 

  理想的人造皮肤不仅能够完美替代表皮组织跟真皮层的作用,更要求能够尽快与原生皮肤协调共存。但现阶段的人造皮肤远没有如此完美,用胶原蛋白跟合成高分子制造而成的人造皮肤尚存在机械强度过低、易被原生皮肤排斥等缺陷。反观蜘蛛丝,它则具有机械强度强、可生物降解、不会激发有害免疫反应等优势,实乃制造人造皮肤的最佳材料。 

  蜘蛛丝怎样造“人皮” 

  首先,工作人员从蜘蛛的丝腺处引出蛛丝并绕在卷轴上,之后,在一套矩形的钢制框架上编织这些蛛丝,最后,蛛丝还要通过蒸汽的消毒才算完成所有的采集步骤。 

  研究人员要想在蛛丝上培养出薄膜状皮肤,适量的营养、适度的温度、充足的空气便是三大必备的要素。首先,研究人员用纤维原细胞在蛛丝上“搭建”出基本的网状结构,这样是为了给真皮层提供所需的细胞外基质;两周后,研究人员会将表皮组织的主要构成细胞—角质细胞—加入到蛛丝中;最终,这些“原材料”才会创造出跟表皮组织、真皮层结构极其相近的双分子层皮肤结构。 

  需从特定蜘蛛上采集

  蛛丝制成的人造皮肤要想广泛普及依然还有很长的路要走,因为有两个技术上的“拦路虎”。 

  第一,人造皮肤所需的蛛丝只能从特定的某种蜘蛛上采集,因此,如何获得大量的蛛丝是一个急需解决的困难,而德国某医科大的温特工程师在接受采访时表示,“我们将设法生产出与原蛛丝拥有同样特质的合成蛛丝。” 

  第二,在植入蛛丝制成的人造皮肤时,必须要事先在患者皮肤层植入不锈钢制的框架,而这框架并不能被人体吸收转而成为人体体内的一部分组织。因此,相关研究人员特别强调,为了尽快克服这一难关,他们接下来的研究重心将放在“如何制造出易于被人体吸收转化的框架或新型的蛛丝编织矩阵”。

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