揭开比死更有生命的丝绸的秘密
Hannes Schniepp和Sean Koebley认为丝绸要么是活的，要么是死的。
他们说的不是丝巾和连衣裙的丝绸。最好的服装品质的蚕丝是用温和的方式制成的，在把蚕茧纺成线之前，把蚕茧煮到足以溶解橡胶涂层的程度。但施尼普解释说，丝绸作为一种实用面料也有很长的历史。
如今，人们正在研究丝绸的广泛医疗用途，从膜到支架，以促进伤口愈合。用于研究和医疗的丝绸经过了更为严苛的处理，一种化学折磨，有效地“杀死”了丝绸，并去除了许多最初使丝绸成为如此美妙物质的品质。
施尼普坚持认为，这些合成丝中最细、最光滑、最结实的仍然是死丝，因此，它们是活生生的、未经加工的、直接从蚕嘴里出来的纤维的可怜替代品。Schniepp和Koebley的合作已经开始揭开蚕的秘密，这是学习如何生产出比死丝更有活力的蚕丝的重要的第一步。
施尼普是威廉玛丽大学应用科学系的副教授。2008届W&M毕业生Koebley是一名博士生。他们是一篇论文的作者，英国牛津大学牛津丝绸集团（Oxford Silk Group）的弗里茨·沃尔拉斯（Fritz Vollrath）也在其中。威廉与玛丽学院的其他作者还包括施尼普大学的本科生丹尼尔·索普、彭培和帕诺斯·克里索霍德斯。他们的论文《丝绸重构破坏丝素自组装》发表在美国化学学会期刊《生物大分子》上。
丝素是一种生物分子，是蚕生产的半液体“浆料”中的一种蛋白质成分，它被纺成茧。像其他生物分子一样，丝素蛋白也有一些特性，使科学家们把它们当作活的来谈论。在适当的条件下，丝素分子折叠、延伸并组装成结构，从水性涂料中产生一种坚固、复杂的防水纤维。
许多佳博体育用来制造合成丝浆料的丝绸加工技术，被称为重组，“杀死”了丝素，破坏了其分子自组装的能力，给你留下了随机的、无组织的纤维：死丝。施尼普指出，丝素和其他天然聚合物比构成尼龙等丝绸替代品的分子大得多，也复杂得多。
施尼普说：“即使使用我们今天拥有的所有工具，试图找出纤维中哪个分子位于哪里以及它是如何与其他分子相互作用的，仍然是一个挑战。”“有很多事情我们不知道，也不理解。”
虽然蚕的产物在分子水平上看起来很复杂，但与蜘蛛网所用的材料相比，它是相当基本的东西。施尼普还研究了蜘蛛丝，从分子角度来说，这种材料要先进得多。
他说：“如果你看看所有产丝的动物，你会发现蚕丝是我们唯一能大量生产的蚕丝，这真的很无聊。”
在Biomacromolecules论文中概述的研究代表了在分子水平上理解丝的机制的良好的第一步。Schniepp的佳博体育研究了几十只蚕和它们的蚕茧，使用原子力显微镜将加工过的“死”蚕丝与新鲜的、由蚕纺的“活”蚕丝进行比较。
研究的第一步是了解蚕在将粘液纺成茧时的实际动作，然后找到在佳博体育中复制这一动作的方法。
Koebley解释说：“发生的事情是，蠕虫通过它们的嘴传递毒品。”“它穿过一个旋转的管道，在管道的边缘受到剪切力。这种剪切力对于使蛋白质以正确的方式排列非常重要。”
通过使用一种被称为旋转涂层的技术，该佳博体育能够重现蚕旋转喷嘴的剪切力。他们解剖了活的蚕，并提取了这种粘液。Koebley说：“这是你能得到的最天然的东西。”研究人员将一团涂料放在一个平面上，然后打开旋转涂布机。
“我们正在寻找径向剪切力来扩散液滴，”他说。“液滴中的水完全蒸发，剪切力导致蛋白质聚集成长长的原纤维——这正是我们在天然蜘蛛和蚕丝表面发现的。”
为了比较，他们复制了蚕丝的加工过程，将蚕茧溶解在一种苛刻的溴化锂盐中，形成合成蚕丝。
研究人员使用原子力显微镜检查了这两种版本的丝绸。Schniepp的佳博体育专门使用这种成像技术，这使研究人员能够观察到只有几纳米宽的样本。Schniepp解释说，目前科学家可以使用的许多最强大的工具对于生物分子的检查用处不大，因为它们往往会改变甚至破坏样品。例如，电子显微镜足够强大，但需要将样品置于真空中，这是一种非自然状态。
“显微镜非常重要，”Schniepp说。“因为当我们谈论生物材料时，它们的行为方式与其他方式不同。这就是我们对丝绸了解不多的原因。学习太难了。”
了解丝绸分子机制的目的不仅仅是为了做出更好的和服。施尼普指出，几千年来，丝绸一直是一种高科技材料，用于飞机外壳、降落伞、加固轮胎以及服装以外的广泛用途。
蚕和蜘蛛的产物具有一系列全新应用的潜力。施尼普说，由于丝绸是一种天然材料，它也是生物友好型的，因此它是一种天然的选择，例如，作为一种内衬医疗植入物的材料。然而，过去“死去”的丝绸已无法满足未来的需求。
施尼普说：“如果你从蚕茧开始，想把它加工成非纤维的东西，你需要更多地了解它。”