蜘蛛絲驚人強度的分子秘密 Revealed

科學家揭開了蜘蛛絲驚人的強度背後的分子秘密，這些發現不僅有助於開發新型仿生材料，還為理解和治療神經系統疾病提供了新思路。由倫敦國王學院和聖地亞哥州立大學的研究團隊共同完成的研究成果發表在《美國國家科學院院刊》上。

研究人員指出，蜘蛛絲之所以堅固且柔韌，關鍵在於其蛋白質分子之間特殊的相互作用機制。這些分子就如同自然界的「貼紙」，幫助將材料緊密結合在一起。倫敦國王學院計算材料科學教授 Chris Lorenz 強調，這項研究具有巨大的潛力，未來可以應用於輕型防護服、飛機零部件、可生物降解的醫療植入物甚至軟機器人等領域。

蜘蛛絲之所以比鋼鐵還要堅固，原因在其獨特的結構和組成。科學家們瞭解到，當蜘蛛需要製作絲網時，會將儲存在絲腺中的液體狀蛋白質轉化為具有高機械性能的纖維。這些纖維的形成涉及氨基酸精氨酸和酪氨酸之間特定的相互作用，在早期階段促使絲蛋白聚集並在纖維形成過程中保持活性，從而構建出複雜的納米結構。

研究人員通過一系列先進技術，包括分子動力學模擬、AlphaFold3 結構建模及核磁共振波譜等方法，揭示了這些相互作用的機制。他們發現，這種相互作用不會隨著絲蛋白的凝固而消失，而是保持活性，賦予蜘蛛絲驚人的強度和柔韌性。

此外，研究還為理解和治療神經系統疾病提供了新思路。聖地牙哥州立大學物理和分析化學教授 Gregory Holland 指出，這些氨基酸相互作用與神經遞質受體和激素信號傳導相關，表明這種過程的複雜性超乎預期。因此，這一發現可能會為研究阿爾茨海默病等神經退行性疾病提供新的視角。

總之，這項研究表明，通過深入理解蜘蛛絲的構造原理，科學家們可以開發出新型材料，不僅能提高多種產品的性能，還可能對醫學和腦科學研究產生重大影響。