近日，中心夏庆友教授团队在国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》上在线发表了最新研究成果“Fe-reinforced silkworm silk with superstrong mechanical properties for mass production”。
蚕丝纤维作为一种优良的天然高分子蛋白材料，其机械性能的提升一直是科学研究的热点。本研究提出了一种结合基因工程和离子增强的方法。通过基因工程手段在家蚕前部丝腺中过表达铁离子相关蛋白基因，提高蚕丝中的铁离子含量，成功提高了丝纤维的机械性能，包括断裂强度、韧性、延展性和杨氏模量，同时不影响其固有品质。研究采用动态模拟、同步辐射红外光谱、XRD衍射、荧光光谱和圆二色性分析等多种综合分析方法，证实了铁离子与丝蛋白中酪氨酸的特定相互作用。结果表明，这种相互作用增加了丝纤维中的β-片层和晶体含量，从而显著增强了其机械性能。此外，这一方法在大规模生产方面也表现出巨大的潜力。该项研究成果显著增强了对丝纤维形成与金属离子环境之间相互作用的理解，并提出了一种在不改变丝蛋白序列的情况下改进丝纤维结构和机械性能的新途径。
西南大学刘青松博士、王鑫副教授与硕士毕业生周一帆为论文第一作者，夏庆友教授与赵萍教授为论文通讯作者。西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学生物学研究中心为第一完成单位。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、西南大学先导计划青年团队项目、重庆市博士后特别资助等项目的支持。
文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894724051027?via%3Dihub