京都大学 磷酸钾的加入导致人工MaSp2蛋白凝结成大的高密度液滴
学分:京都大学/Numata实验室 在材料和生物化学研究领域所有激动人心的话题中，迄今为止最热门的话题之一就是揭开蜘蛛丝的神秘面纱
这种基于蛋白质的纤维通常被称为“比钢铁更强”，有潜力改变我们所知的物质世界
然而，尽管经过几十年的研究，没有人能够大量生产蜘蛛丝，主要是因为它的确切制作方法仍然是个谜
京都大学工程研究生院的研究人员报告了一种新的蜘蛛丝组装模型，朝着了解其内部工作方式迈出了一步。他们报告说，蜘蛛丝“纺丝”的关键是酸化和液液相分离过程的结合，即LLPS过程
“蜘蛛丝是由被称为蜘蛛丝蛋白的蛋白质组成的
该研究的第一作者阿里·D·马来语解释说:“这种蜘蛛有一个腺体，在它的液态下密密麻麻地长满了蜘蛛蛋白，这种液体被称为涂料。”
“这种液体迅速转化为坚韧而结构复杂的丝
为了研究这到底是如何做到的，我们决定回到画板上，看看蜘蛛机器人本身
所以我们开发了人造蜘蛛机器人，它们非常接近自然界中发现的蜘蛛
" 开发这种蛋白质不是一件容易的事情，但是他们开始使用一种叫做MaSp2的特殊蜘蛛丝蛋白，这是一种更常见的蜘蛛丝蛋白，并且是水溶性的
酸化引发MaSp2纳米纤维的快速自组装 在分离出人造蜘蛛丝蛋白后，研究小组开始观察其在不同化学条件下的活性，试图了解液相变成固态需要哪些关键的化学变化
“我们首先看到蛋白质聚集成小簇
但是当我们加入磷酸钾时，它立即开始凝结成大的高密度液滴，”马来语解释道
“这是一种被称为液-液相分离的现象——它经常发生在细胞中——当液滴根据周围环境改变其大小和密度时
" 但这只是谜题的一部分
是什么让这种液相变成我们熟知的丝纤维？关键是酸碱度
随着研究小组降低溶液的酸碱度，这些球开始融合在一起，形成一个精细的纤维网络
LLPS和光纤网络的形成都是自发进行的，因此可以实时看到
此外，当纤维网络被置于机械应力下时，它开始像蜘蛛丝一样将自己组织成一个等级结构
“蜘蛛丝通常超过当今最先进的人造材料，制造这些合成纤维通常依赖于有害的有机溶剂和高温
令人难以置信的是，我们能够以水为溶剂，在环境温度下形成蜘蛛丝，”领导这项研究的圭多总结道
“如果我们能学会模仿蜘蛛丝的纺纱机制，它将对制造业的未来产生深远的影响
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