科学家发明了可以治愈伤口的人造蜘蛛丝。这种用微生物制成的蜘蛛丝被编织成绷带，可以有效治疗小鼠的伤口。这种蜘蛛丝坚固耐用，具有生物相容性，可用于未来的医疗应用。

科学家们正在通过从一排微小的空心针中抽出丝线来制造人造蜘蛛丝，如图所示，这与蛛形纲动物的做法类似。图片来源：改编自 ACS Nano 2024，DOI：10.1021/acsnano.4c08557

万圣节装饰即将到来，屋子里摆满了各种恐怖的东西，比如经典的聚酯蜘蛛网。然而，在ACS Nano（美国化学学会纳米杂志）上发表文章的科学家创造了自己的人造蜘蛛丝——这种蜘蛛丝由蛋白质制成，可以治愈伤口，而不会吓到客人。这种合成丝足够耐用，可以编织成绷带，这种绷带已成功治疗小鼠的关节损伤和皮肤病变。

蜘蛛丝是地球上最坚硬的材料之一，从技术上讲，就其尺寸而言，其强度甚至超过钢铁。然而，蜘蛛丝很难获得——蜘蛛的领地意识太强（而且同类相食！），无法像蚕一样繁殖它们，因此科学家转而采用人工方法。

通过基因工程教微生物生产蜘蛛丝蛋白就是这样一种选择，但事实证明这种方法很有挑战性，因为蛋白质往往会粘在一起，从而降低蜘蛛丝的产量。因此，高兵兵和同事们希望修改天然蛋白质序列，利用微生物设计一种易于纺丝但仍然稳定的蜘蛛丝。

研究团队首先利用这些微生物生产丝蛋白，同时添加了额外的肽。这些新肽遵循淀粉样多肽的蛋白质序列模式，有助于人造丝蛋白在折叠时形成有序结构，并防止它们在溶液中粘在一起，从而提高产量。

然后，研究人员利用连接到 3D 打印机喷嘴的一系列微型空心针，将蛋白质溶液在空气中拉成细丝，并将它们纺成更粗的纤维。这种装置就像一只巨大的人造蜘蛛在织网。

随后，他们将人造丝纤维编织成原型伤口敷料，敷在患有骨关节炎（一种退行性关节疾病）和糖尿病引起的慢性伤口的小鼠身上。敷料中很容易加入药物治疗，研究小组发现这些改良敷料比传统绷带更能促进伤口愈合。

与使用中性敷料的对照组相比，患有骨关节炎的小鼠在治疗 2 周后肿胀减轻，组织结构得到修复，而使用类似敷料治疗皮肤病变的糖尿病小鼠在治疗 16 天后伤口愈合明显。这种新型丝质绷带具有生物相容性和可生物降解性，研究人员表示，它们有望在未来的医学应用中发挥作用。

参考文献：Baoyang Lin、Bingbing Gao、Meng Wei、Shuhuan Li、Qian Zhou 和 Bingfang He 撰写的“过表达人工蜘蛛丝微针喷丝头用于混合蜘蛛丝的 3D 气流纺纱”，2024 年 9 月 2 日，ACS Nano。DOI：10.1021/acsnano.4c08557

作者感谢国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省研究生科研与实践创新计划、南京工业大学教学改革项目、南京工业大学药学院学科基金和南京工业大学优秀博士学位论文培育计划的资助。

来源：美国化学学会

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