智造:美海军研制出受鳗鱼粘液启发的“万能材料”

必发365登录入口2017年2月13日讯  八目鳗鱼是一种能分泌滑腻黏液的海鳗,通常能长到40~80厘米。它们生活在1300米深的海底淤泥里,只露出自己的头。八目鳗(Hagfish)如同海洋中的“蜘蛛侠”,当其遭到捕食者攻击时,会从嘴和鳃部射出一种粘液,该物质可以帮助它们逃离捕食者。近期,美国海军科学家和工程师团队已经找到了一种方法来合成八目鳗粘液,旨在为军队提供一种有价值的新材料,有望能击退鲨鱼或提供弹道防护。

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智造:美海军研制出受鳗鱼粘液启发的“万能材料”

八目鳗的防御性粘液主要包括两个组成部分,线状蛋白和粘蛋白。线状蛋白的宽度为12纳米,但长度达15厘米,粘液在鳗鱼体内时,线状蛋白紧密地缠绕在一起,像一个弹簧。当粘液排出体外浸入海水后,束缚粘液的线状蛋白会发生溶解,“弹簧”会伸直,并释放储存的动能,会产生大量透明黏液,其中包含着大量非常薄但具有极强韧性和伸缩性的纤维。因此,少量的粘液可以快速扩展成为一张水下“保护网”。粘蛋白则锁住水,限制水在线状蛋白分散后形成的微通道中流动。线状蛋白、粘蛋白和海水之三者相互作用后产生一个三维的粘弹性网络,随着时间的推移,线状蛋白自身开始‘塌陷’,导致粘液慢慢消散。研究显示,八目鳗分泌物可以膨胀至其初始体积的10000倍。”

尽管八目鳗粘液是一种新型的生物材料,但传统的材料涂覆方法无法发挥其神奇作用。研究人员发明一种借助大肠杆菌的方法来激活新材料的效能。通过利用大肠杆菌制造两种由八目鳗合成的蛋白质,分别称为阿尔法和伽马蛋白,然后在合成粘液的溶液中将两种蛋白结合,即可使合成的粘液发挥作用。

美国海军生化学家乔希·科戈特称,这种黏液的成分堪比人造纤维——凯夫拉尔,这种合成纤维被用在作战头盔、防弹背心等保护装置中。科戈特在海军的一份声明中说:“这种合成鳗鱼黏液可用于制造防弹、防火、防污、潜水保护产品或防鲨喷雾剂,它的可能性是无穷无尽的。我们的目标是制造出一种物质,能够为军舰提供非致命性武器的静态防护。”

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