柔性生物材料、纳米光学器件、可食用涂料、智能建筑材料……我说的是蚕丝的未来用途( 二 ) 蚕丝是长久以来吸引时尚界的

荧光改性的丝素蛋白在各种医疗环境中也同样都有应用。它通常作为一种可以被细胞吞噬的载体，用作活细胞成像或可视化体内丝素蛋白植入物的降解。近年来，已经开发了几种制造荧光丝素蛋白的技术：丝素蛋白的化学修饰、小分子荧光染料的功能化、荧光蛋白和纳米颗粒的共轭/捕获以及丝素蛋白的水热碳化到碳量子点，这些研究都为各种医学成像技术提供了材料。
食品及农业
蚕丝的可食用性也使它在农业、食品领域有广阔的应用前景。过去几年，将蚕丝纤维素应用在在食品供应链中是农业、食品安全和粮食安全领域的热门话题。
在农业领域，有研究者设计了一款丝素蛋白与海藻糖结合的种子包衣可用于提高作物产量。该种子包衣可以在土壤中封装种子，保存并释放生物肥料来促进种子发芽，同时减弱非生物应激源。
除了促进种子发芽，基于丝素蛋白的可食用涂料也成为一种保持作物新鲜的方法。丝素蛋白可食用、无味、透明、可生物降解、且具有出色的机械性能以及对氧气和水蒸气的低渗透性，涂层性能也能通过控制丝素蛋白晶型以实现。
材料制备及前景
除了以上列举的几大类别中的例子，蚕丝材料在各个领域得到了相当广泛的应用潜力。再生丝素蛋白的生物相容性首先在生物医学领域投入使用，而光学透明度和易功能化特性促进了其在光学，电子学和传感等学科的普及，甚至也作为重新设计的智能材料扩展到建筑领域。

文章图片

文章图片

丝绸的多种用途 | 参考文献[1]
但与所有天然材料相同，依靠蚕茧制造蚕丝的过程受环境影响极大，需要开发专门的、受监控的、自动化的大规模生产方法，以降低批次间的差异、外部污染物和环境造成的影响。
尽管基因工程技术可以实现更高的蛋白产量，但通过采用蚕茧养殖或在单细胞生物体中重组表达，最终也能实现具有新功能丝蛋白的生产。然而家蚕的纺丝过程是在其丝腺的微观尺度上发生的复杂机制，通过丝质纤维素的再生很难完全复现天然蚕丝的特性。因此，需要更好地了解天然蚕的纺纱过程，才可模仿蚕腺的原始环境，改善再生丝纤维素的特性。
参考文献
(1) Guidetti, G.; d’Amone, L.; Kim, T.; Matzeu, G.; Mogas-Soldevila, L.; Napier, B.; Ostrovsky-Snider, N.; Roshko, J.; Ruggeri, E.; Omenetto, F. G. Silk Materials at the Convergence of Science, Sustainability, Healthcare, and Technology. Appl. Phys. Rev. 2022, 9 (1), 011302. https://doi.org/10.1063/5.0060344.
作者：田野婧
编辑：靳小明
排版：尹宁流
研究团队

文章图片

文章图片

通讯作者照片 | https://ase.tufts.edu/biomedical/unolab/Fio.html
通讯作者 Fiorenzo Omenetto教授，塔夫茨大学Silklab的负责人，塔夫茨大学的Frank C. Doble工程教授、生物医学工程教授，塔夫茨大学工程学院的研究院长（Dean for Research for the School of Engineering）研究兴趣是技术、生物启发材料（biologically inspired materials）和自然科学的交叉学科，研究重点是用于高科技应用的可持续材料的新变革方法（new transformative approaches for sustainable materials for high-technology applications）。
邮箱：fiorenzo.omenetto@tufts.edu