這是一種新的蛋白質纖維，既結實又富有彈性。由微生物培養並在實驗室中紡成，它部分是天然蜘蛛絲，部分是人類的創新。長期以來，科學家們一直夢想製造合成蜘蛛絲並將其變成各種輕質材料，從超強織物到手術線。但是，雖然製作絲綢對蜘蛛來說可能很容易，但事實證明，對工程師來說卻很難。現在，一群人認為他們終於做到了。他們的就是尋求細菌的幫助。由此產生的人造絲比一些蜘蛛可以製造的更結實和堅韌。這是第一次不僅可以複製大自然的能力，而且可以超越天然絲綢的能力
奈米晶體是強韌絲綢的關鍵
蛋白質是賦予生物結構和功能的複雜分子。蜘蛛的絲蛋白，稱為蜘蛛素，在其腹部形成濃稠的液體。噴絲頭，蜘蛛後端的身體部位，將液體紡成長線。絲蛋白分子排列成緊密、重複的結構，稱為奈米晶體。這些晶體跨越十億分之一米，是蜘蛛絲力量的來源。纖維中的奈米晶體越多，絲線就越堅固。科學家們面臨的一個常見問題是製造含有足夠奈米晶體的纖維來形成絲綢。蜘蛛絲腺中發生的事情非常複雜且極其微妙難以完全複製。
一位研究員融合了兩組蜘蛛蛋白。這創造了具有大量奈米晶體的結構。一種特殊的蛋白質：澱粉樣蛋白可以促進晶體制造。他們是否可以將澱粉樣蛋白與蜘蛛蛋白結合來製造一種很長的雜交蛋白質，這種蛋白質很容易將自己塑造成奈米晶體。他們稱這種混合體為澱粉樣蛋白聚合物。研究人員將蜘蛛的遺傳物質插入細菌中。這為這些微生物提供了人工設計蛋白質的細胞指令，如圖所示。一旦溶解成濃縮溶液，它就可以紡成絲線。聚合物是由重複連結組成的鏈狀分子。多年來，普通細菌一直在科學實驗室中製造蛋白質。李將微生物比作蛋白質的“小工廠”。他的團隊決定利用這些單細胞微生物來製造其雜交蛋白。它也被稱為香蕉蜘蛛或金絲蜘蛛。這些雌性在美國南部的森林中織出一些最大的網。支撐它們網的拉索絲似乎是精緻的牙線。但它比鋼更堅固、更有彈性。它一定要是。這個網必須足夠堅固，可以容納它捕捉到的任何昆蟲獵物，還有織布機-可以達到7釐米長。從蜘蛛的DNA開始，研究人員在實驗室中對其進行了巧妙的調整，然後再將其插入細菌中。之後，正如所希望的那樣，這種微生物製造了雜交蛋白質。然後研究人員把它變成了粉末。當結塊時，它的外觀和感覺就像白色的棉花糖。科學家們還不能複製蜘蛛噴絲板的織網動作。所以他們採取了不同的方法。首先，他們將蛋白粉溶解在溶液中。這模仿了蜘蛛腹部的液態絲。然後他們將溶液透過一個細孔推入第二個溶液中。這使得蛋白質的構建塊摺疊並排列成纖維。
一束合成蜘蛛絲纖維是從細菌中收集蛋白質，然後將它們加工成線的最終結果。為了測試它們的強度，工程師們拉動纖維直到它們斷裂。他們還記錄了纖維斷裂前的拉伸時間。這種拉伸能力意味著纖維很堅韌。新的混合絲在強度和韌性上都擊敗了一些天然蜘蛛絲。製造合成絲比以前的工藝更容易、更省時”。令他驚訝的是，“細菌可以產生比我們預期的更多的蛋白質。使用X射線衍射將超短波長的光射入晶體，以對晶體中原子的排列進行成像。證實了纖維的堅韌結構。天然蜘蛛絲可以有多達96個重複的奈米晶體。的大腸桿菌生產的具有128個奈米晶體的重複的蛋白質聚合物。它類似於在天然蜘蛛絲中發現的澱粉樣蛋白結構，但更堅固。較長的聚合物，具有更多相互連線的部分，往往會產生更難彎曲或斷裂的纖維。它比天然蜘蛛蛋白具有更好的機械效能。
