华盛顿大学圣路易斯分校的工程师们已经制造出淀粉样丝杂交蛋白，并将其转化为比一些天然蜘蛛丝更坚韧的纤维。

准确地说，这种被称为“聚合淀粉样”纤维的人造丝并不是由研究人员生产的，而是由麦凯维工程学院能源、环境和化学工程系教授张福忠(音)的实验室中进行基因工程的细菌生产的。

2018年，张的实验室对细菌进行了工程改造，生产出了一种重组蛛丝，在所有重要的机械性能方面都能与天然蛛丝媲美。

他说:“在我们之前的工作之后，我想知道我们是否能利用我们的合成生物学平台创造出比蜘蛛丝更好的东西。”

研究小组修改了蛛丝蛋白质的氨基酸序列，引入了新的特性，同时保留了蛛丝的一些吸引人的特征。

β纳米晶体

与重组蛛丝纤维相关的一个问题是需要创造β纳米晶体，β纳米晶体是天然蛛丝的主要成分，有助于增强蛛丝的强度。

张说:“蜘蛛已经知道如何用理想数量的纳米晶体纺丝，但当人类使用人工纺丝过程时，合成丝纤维中的纳米晶体数量往往低于其自然配对物。”

为了解决这个问题，研究小组通过引入淀粉样蛋白序列重新设计了丝质序列，这种淀粉样蛋白序列很容易形成β纳米晶体。以三种研究充分的淀粉样蛋白序列为代表，创造了不同的聚合淀粉样蛋白。由此产生的蛋白质比蜘蛛丝具有更少的重复氨基酸序列，使它们更容易被工程细菌生产。

128个重复单位

最终，细菌产生了一种含有128个重复单位的混合聚合淀粉样蛋白。具有相似重复单元的蛛丝蛋白的重组表达已被证明是困难的。

蛋白质的时间越长，产生的纤维就越坚韧。这种重复了128次的蛋白质制成的纤维比普通钢还要坚固，其强度为10亿帕。10亿帕是用来衡量断裂固定直径的纤维所需要的力量。此外，这种纤维比凯夫拉尔纤维和以前所有的重组丝纤维更坚韧。它的强度和韧性甚至高于一些报道的天然蜘蛛丝纤维。

随后证实，聚合物淀粉样纤维的高力学性能确实来自于β纳米晶体的增加。

张说:“这表明，我们可以通过生物工程生产出击败自然界最好材料的材料。”“这项工作只探索了数千种不同的淀粉样蛋白序列中的三种，这些序列可能会增强天然蜘蛛丝的特性。利用我们的平台，制造高性能材料似乎具有无限的可能性。”

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