近日，西南大学生物学研究中心董照明研究员团队在国际知名材料学期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》在线发表了题为“Multifunctional Defense of Achelura yunnanensis Cocoon: High-Strength Tough Silk Fiber, Biomineral Reinforcement, and Protease Degradation Resistance”的研究论文。该研究系统揭示了云南锦斑蛾（Achelura yunnanensis）高韧丝纤维的形成机制、生物矿化加固以及广谱抗降解的多重防御机制，为新型仿生复合材料的设计与开发提供了全新的天然模型。

自然界泌丝昆虫的丝纤维因其出色的力学性能与生物学功能，一直是生物仿生材料领域的研究热点。云南锦斑蛾作为一种鳞翅目昆虫，其幼虫在化蛹前通过吐丝折叠叶片包裹自身形成茧，以此作为抵御外界捕食者、病原菌和机械损伤的屏障。然而，与家蚕茧不同，这种野生昆虫在结构强度、矿化硬度及化学抗性上展现出了独特的防御机制。

研究团队通过多种方法揭示了云南锦斑蛾茧的三重“天然铠甲”防御机制：

高强度：云南锦斑蛾的丝纤维直径远小于家蚕，并且拥有占丝腺总长55.0%的超长前部丝腺，延长了吐丝过程中的剪切拉伸时间，诱导丝蛋白形成更高的结晶度与取向度。云南锦斑蛾的丝蛋白具有两种重复基序：类似于蚕丝蛋白的(GAGAGSGSGA) n和类似于蜘蛛丝蛋白的(A)n。以上因素使得云南锦斑蛾丝的平均断裂强度高达1038.3 MPa，平均韧性高达81.2 MJ/m3，强度与韧性均约为家蚕丝的2倍。

防穿刺：云南锦斑蛾在茧的远叶面（直接暴露在环境的一面）沉积了大量的一水草酸钙晶体（含量达56.1%），防穿刺强度高达28.9 N/mm，是家蚕茧（13.8 N/mm）的两倍以上，生物矿化助其实现了高效的物理加固与机械防护。

抗酶解：云南锦斑蛾茧丝中鉴定出大量以TIL家族为主的蛋白酶抑制剂。实验表明云南锦斑蛾丝蛋白能极强地抑制微生物分泌的蛋白酶K与枯草杆菌蛋白酶的活性，阻止病原微生物对茧的破坏。

西南大学生物学研究中心已毕业硕士研究生王能武和王钰颍为该论文的共同第一作者，西南大学生物学研究中心董照明研究员为通讯作者。西南林业大学刘乃勇教授参与了本论文的部分工作。该研究得到了国家自然科学基金（32270547、32460136）、西南大学先导计划青年团队项目（SWU-XDJH202309）和重庆市自然科学基金（CSTB2023NSCQ-MSX0569）等项目的资助。

论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.6c14733