新型纤维材料---蜘蛛丝
浅谈新型高性能材料蜘蛛丝纤维
浅谈新型高性能材料蜘蛛丝纤维作者：罗敏来源：《科技创新与应用》2014年第16期摘要：随着科学技术的进步，服装材料使用也有新的发展和进步。
目前，在国际上服装的面料出现了一种新型高性能的面料材质蜘蛛丝纤维，这种材质的特点是具有良好的刚性和弹性以及强度，除此以外这种新型的材料还有生物可降解性，不会污染环境，可以再次进入生态系统，因此这种材料的发展前景是很好的。
文章主要从蜘蛛丝纤维的性能以及结构等方面进行了研究。
关键词：新型材料；高性能；蜘蛛丝纤维1 前言随着人们生活水平的提高对于服装的要求也是越来越严格，现在人们都需要高品质的服装。
目前，在服装的面料选择上蜘蛛丝纤维面料是一个很好的选择，蜘蛛丝纤维是高分子蛋白纤维材料，这种材料具有良好的刚性和弹性而且这种材质的衣服比较轻而且耐低温这是其他纤维布料无法比拟的，其次蜘蛛丝纤维具有生物可降解的特性，生物能够将其降解回归到大自然中，由于这样的特性蜘蛛丝纤维在我国很多的领域被广泛的应用，用蜘蛛丝纤维做出来的布料比较顺滑柔软，但是蜘蛛丝纤维的产量是比较少的，这是一种新的生物科技，现在的产量还是比较少的，这也引起了我国生物学家的重视，我国现在应用转基因工程将蜘蛛的基因转移到蚕的体内或者其他能够移植的动物体内，从而我国的蜘蛛丝纤维的生产进入正轨和批量生产的模式，随着科学技术的不断发展新型蜘蛛丝纤维生产和使用将会越来越得到重视，这种新型的服装材料会得到大力的推广和广泛的使用。
2 蜘蛛丝纤维的形态结构和性能2.1 蜘蛛丝的形态结构利用高倍显微镜对蜘蛛丝进行观察，发现蜘蛛丝纤维在高倍显微镜呈现丝状透明，其断面呈圆形的丝状物，丝与丝之间比较独立且每个丝都够几十根纤维组成，在丝与丝之间的结合比较紧密缝隙很小，蜘蛛丝主要的成分高分子蛋白质，这些高分子蛋白有的是结晶体有的是非结晶体，这些形态在高倍显微镜下看起来是比较清晰的，这些丝状物有序的排列形成整体。
2.2 蜘蛛丝纤维的性能蜘蛛丝纤维的物理特性是非常好的，它具有良好的刚性和弹性，由蜘蛛丝纤维做成的布料比较顺滑光亮且对防止紫外线的照射起到了很好的作用，其他的纤维布料我们穿着时会出现静电，然而蜘蛛丝纤维制成的布料成衣后出现静电的现象就很小，从耐高温的性能上蜘蛛丝纤维的布料也由于其他纤维制成的布料。
浅谈新型高性能材料蜘蛛丝纤维
科 技 创 新
浅谈新型高性能材料蜘蛛丝纤维
罗 敏
（ 军事经济学院军需系， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 随着科 学技 术 的进 步 ， 服 装 材料 使 用也 有 新 的发展 和 进 步 。目前 ， 在 国际 上服 装 的 面料 出现 了一种 新 型 高性 能 的 面料材 质蜘蛛 丝纤维 ， 这种材质 的特点是具有 良好 的刚性和弹性以及 强度 ， 除此 以外这种新 型的材料还有生物 可降解性 ， 不会污染环 境， 可 以再 次进入生态 系统 ， 因此这种材料的发展前景是很好 的。文章主要从蜘蛛丝纤维的性能以及结构等方面进行了研究。 关键词： 新 型 材料 ； 高性 能 ； 蜘蛛 丝 纤 维
４ 蜘蛛 丝 纤维 的应 用 蜘 蛛 丝 纤维 由于 其 独 特 的 性 能 和结 构 已经 在 我 国的 很 多 领 域 达 到 了应用 和 广泛 的推 广 。 目前 ， 我 国 的很 多 服装 的布 料 就采 用 蜘 蛛 丝纤 维 为原 材 料 。 ４ ． １蜘 蛛丝 纤 维在 纺 织上 的应用 蜘 蛛 丝 纤维 具 有 良好 的 强 度 和韧 性 ，通 过 转 基 因技 术 可 以生 产， 因 此在 我 国 的纺织 厂 已经 用 蜘 蛛 丝纤 维 逐 渐取 代 合 成 的纤 维 进 行 纺 织成 衣 ， 蜘 蛛丝 纤 维 成 衣 比较 轻且 不 了顺 滑 光亮 ， 用 这 种 纤 维 制 成 的面料 已经 被广 大 的消 费 者认 可 。 ４ ． ２ 蜘 蛛 丝纤 维在 军 事上 的应 用 现 在蜘 蛛 丝纤 维 在 我 国 的很 多领 域 达 到 了广 泛 的 应用 ， 在 军 事 方 面 蜘蛛 丝纤 维 的布 料 也得 到 很 好 的应 用 ， 蜘 蛛 丝纤 维 布 料质 量 比
超强吸水的人造纤维——仿蛛丝纤维
般 的性 能。首先蜘蛛 丝很 细而强度却 很高 ，
它比人发还 要细而强度 比钢 丝还要 大 ：其次
它的柔韧性和 弹性都 很好 ，耐 冲击力强 ：再
有就是 无论 是在干燥状 态或是 潮湿状态 下都
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２— ８—
纺织装饰科技
２１ ００年第 ３期
色材 料。 ”德 国 Ｂ ｅ ｎ 大 学 生 物 工程 学 ｒ ｍｅ 家 Ａｎ ｒｗ ｒ ｎ指 出 ，这 一 技术 无疑 会 ｄ ｅ Ｍａｔ ｉ
珠 ，并 稳定 地 挂 在蜘 蛛 丝 上 ， 因而 产生 超
强 的水 收集 能力 。
仿 照蜘 蛛丝 这 种独 特 的结 构 ，研 究人
员 利 用 尼 龙 纤 维 等 材 料 制 造 出 了类 似 的 “ 水蜘 蛛 丝 ”。 实验 显 示 ，把 这种 新型 吸
着 许 多 由纳 米级 纤 维 构 成 的纺 锤 状 微 小 凸 起， 当空气 中的 水 分凝 结 到蜘 蛛丝 表 面 后 ， 会在 这 些微 小凸 起 地 方 汇集 形 成 大 滴 的露
为 ，这项 研 究 将 对 当前 的纤 维 材 料 本 身产
生 影 响。 他 介 绍 ，蜘 蛛 丝 有 ～ 种 特 性 ，就 是 不 被 任 何 材 料所 匹配 ，“ 果 我 们 能 了 如 解 到 怎样 去 匹配 这 个 特 性 ，我 们将 会 研 制 出一种 较 高 性 能并 具 有 广 泛 应 用 前 景 的绿
单 ， 非常 可靠 ， 又 任何 飞虫一旦 闯入蛛丝 网 ，
有很好 的性 能 ：蜘蛛丝 网还 有很好 的耐 低温
性能 ：由于蜘 蛛丝是 由蛋 白质 构成 ，是生物
就休想逃脱 成为蜘蛛 食物 的命 运 ，这是人们
1.高强高模天然纤维——蜘蛛丝.
模天——蜘蛛丝凌正作者：摘要：蜘蛛丝是一种天然动物蛋白纤维,含有(GPGXX)n/(GPGQQ)nAn/(GA)n、(GGX)n等多种重复多肽序列，具有多样的分子结构、机械性能与生物生态学功能同时还具有强度高、弹性好、初始模量大、断裂能大、可生物降解、生物相容性好、保湿性好、轻盈等其它合成高性能纤维所无法比拟的优良机械性能及特性。
为此，本研究对蜘蛛丝的组成、结构、机械性能、纺丝机理、应用前景进行了概述，并且通过对蜘蛛丝的氨基酸组成及其丝纤维的表面形态结构和蜘蛛丝的分子构象与聚集态结构的分析研究，探索蜘蛛丝的组成与结构对其性能的影响，对于开发新型纤维材料具有重要启迪意义。
关键词：高强、高模、天然纤维、蜘蛛丝、结构、机械性能、应用前景正文：.、八、一前言蜘蛛因具有许多天然纤维甚至高性能合成纤维无法比拟的优异力学性能，而成了国内外许多研究机构和学者关注的焦点，近年来，国外的学者在研究蜘蛛丝结构和性能的同时，借助于日益发展的生物技术，采用基因移植的方法研制了人工合成蜘蛛丝蛋白，并采用化学纤维纺丝的方法将其制成类蜘蛛丝，但由于性能上的缺陷、加工过程复杂、成本高等因素，仿蜘蛛丝尚未实现工业化生产。
从材料科学的角度来看，纤维的性能取决于其大分子链结构和聚集态结构，探明纤维性能形成机理的根本在于：掌握其结构和性能间的本构关系。
因此，要使蜘蛛丝的力学性能在人造生体高分子纤维上得到表达，研究其性能的结构机理和形成这种结构的方法原理是至关要的。
本文以广泛分布于我国各地的大腹圆蛛为研究对象，在研究分析其三种主要的丝纤维——牵引丝、蛛网框丝、包卵丝的力学性能、色泽、密度与吸湿性以及热学性能的基础上，从以下几方面探索了蜘蛛丝优异力学性能的形成机理。
研究了蜘蛛丝力学性能的分子基础分析大腹圆蛛丝纤维的氨基酸组成特征，并通过与其他种类蜘蛛丝及蚕丝丝素纤维的比较，研究蜘蛛丝的氨基酸组成对其分子结构和分子排列的影响。
采用激光拉曼光谱和红外光谱技术，分析了不同功能蜘蛛丝的分子构象，探索了蜘蛛丝的氨基酸组成及分子结构和其力学性能间的关系。
纺织新材料--蜘蛛丝
纺织新材料--蜘蛛丝佚名2004-2-120 引言人类在蚕丝的开发利用方面已经取得了令人惊叹的成就，相关技术目前已相当成熟和普及。
同样由昆虫分泌的天然生物材料--蜘蛛丝虽在很久以前就引起了人们的好奇心，然而受当时科学技术水平的限制，对蜘蛛丝的研究开发仅停留在一个较低的平台上。
直到近几年，随着现代基因工程技术以及生物材料技术的迅猛发展，科学家们利用基因和蛋白质测定等技术，经过深入研究，解开了蜘蛛丝的奥秘，在人工生产蜘蛛丝方面也取得了突破性进展，使得像蚕丝那样大规模地开发和利用蜘蛛丝的愿望进入日程。
1 蜘蛛丝的结构1．1 蜘蛛丝的形态结构利用扫描电镜研究蜘蛛丝的超分子结构发现，蜘蛛丝是由一些被称为原纤的纤维束组成，而原纤又是几个厚度为120 nm的微原纤的集合体，微原纤则是由蜘蛛丝蛋白构成的高分子化合物。
它的横截面形态接近圆形，与蚕丝的三角形不同，横切断裂面的内外层为结构一致的材料，无丝胶。
蜘蛛丝是单丝，不需要丝胶来粘住两根丝，因此没有蚕丝那样覆盖于表面的水溶性物质。
蜘蛛丝的纵向形态为：丝中央有一道凹缝痕迹，平均直径约6.9μm，约为蚕丝的一半。
蜘蛛丝在水中会发生截面膨胀，而径向收缩。
在碱性条件下，其黄色加深；在酸性条件下，其性能会受到破坏。
1．2 蜘蛛丝蛋白的化学组成蜘蛛丝的主要成分为蛋白质，如所有的蛋白质纤维一样，其组成长链蛋白质的单元为带不同侧链R的酰胺结构，同尼龙-2结构相似。
蜘蛛丝的氨基酸的摩尔分数和氨基酸的主链序列与天然聚肽如蚕丝、羊毛和人发有很大的差别。
这种差异和组成取决于蜘蛛的种类、食物、气候及其它因素。
不同种类的蜘蛛大囊壶腺体所产生丝蛋白质的氨基酸种类差异不大，为17种左右，各种氨基酸的含量也因蜘蛛的种类不同而有一定差异。
其共同点为具有小侧链的氨基酸(如甘氨酸和丙氨酸)的含量丰富，十字圆蛛和大腹圆蛛的这两者含量之和分别达到 59．6％和53．2％，与蚕丝的含量74％比显得较低。
蜘蛛丝中较大的7种氨基酸含量约占其总量的90％，它们分别为甘氨酸(42％)、丙氨酸(25％)、谷氨酸(10％)、亮氨酸(4％)、精氨酸(4％)、酪氨酸(3％)、丝氨酸(3％)瞳。
蜘蛛丝在工业制造中的应用技术
蜘蛛丝在工业制造中的应用技术蜘蛛丝是一种天然材料，具有出色的强度和韧性，被广泛应用于工业制造领域。
本文将介绍蜘蛛丝在纺织、医疗、航空航天和材料科学领域的应用技术。
一、蜘蛛丝在纺织领域的应用技术1. 高强度纤维制造：蜘蛛丝是一种具有超强强度的纤维材料，可以替代传统的合成纤维。
目前，科学家已成功把蜘蛛丝基因导入绵蚕或大肠杆菌等生物体内，利用生物技术制造出大量蜘蛛丝纤维。
2. 织物增强：将蜘蛛丝添加到纺织品中，可以显著提高纺织品的强度和耐磨性。
蜘蛛丝纤维可以与丝绸、棉织品等其他材料结合，增强织物的性能。
3. 纺线技术改进：蜘蛛丝是一种非常细且柔软的材料，传统的纺织技术无法直接纺制。
研究人员通过改进纺线技术，成功地将蜘蛛丝纤维转变为可用于纺织的线材。
二、蜘蛛丝在医疗领域的应用技术1. 生物材料：蜘蛛丝具有良好的生物相容性和生物降解性，可以被用作医疗器械和植入材料。
蜘蛛丝纤维可以制成缝合线、人工皮肤等医疗器械，用于外科手术和伤口愈合。
2. 药物传递系统：科学家利用蜘蛛丝的结构特性，开发出一种新型的药物传递系统。
药物可以被包裹在蜘蛛丝纤维内，通过控制纤维的解析速度，实现持续释放药物的效果。
三、蜘蛛丝在航空航天领域的应用技术1. 轻质高强材料：蜘蛛丝的强度与重量比是许多工程材料难以比拟的。
在航空航天领域，利用蜘蛛丝可以制造出轻质高强的材料，用于制作飞行器的结构件和支撑结构。
2. 防护装备：蜘蛛丝的高强度和高韧性使其成为一种优秀的防护材料。
蜘蛛丝纤维可以用于制作防弹衣、防护面具等装备，为航空航天人员提供更好的安全保护。
四、蜘蛛丝在材料科学领域的应用技术1. 生物仿生材料：蜘蛛丝具有独特的力学性能和结构特征，可以作为生物仿生材料的研究对象。
通过研究蜘蛛丝的结构和制造工艺，可以为人造纤维、高性能复合材料等领域提供新的启示。
2. 纳米技术应用：蜘蛛丝具有纳米级的细小结构，其纤维直径约为几十到几百纳米。
借助纳米技术，研究人员可以改变蜘蛛丝的性质和形态，进一步扩展其在材料科学领域的应用。
蜘蛛丝的强度和用途
蜘蛛丝的强度和用途蜘蛛丝是一种天然纤维，由蜘蛛的腺体分泌而出。
它具有出色的强度和韧性，被认为是自然界中最坚韧的材料之一。
蜘蛛丝的强度和用途引起了科学家们的广泛关注和研究。
本文将探讨蜘蛛丝的强度特点以及其在不同领域的用途。
蜘蛛丝的强度是其最显著的特点之一。
根据科学研究，蜘蛛丝的强度比钢的强度还要高。
例如，金丝蛛的丝线强度可以达到每直径单位面积1.3 GPa，而钢的强度通常在0.5-1.2 GPa之间。
这种超强的强度使得蜘蛛丝在许多领域具有广泛的应用前景。
首先，蜘蛛丝在材料科学领域有着广泛的应用。
由于其出色的强度和韧性，蜘蛛丝被认为是一种理想的材料，可以用于制造高强度的纤维和复合材料。
科学家们已经成功地将蜘蛛丝与其他材料结合，制造出具有超强强度和韧性的复合材料。
这些复合材料可以应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域，提高产品的性能和安全性。
其次，蜘蛛丝在医学领域也有着重要的应用价值。
蜘蛛丝具有良好的生物相容性和生物降解性，可以用于制造可吸收的缝合线和修复材料。
相比传统的缝合线，蜘蛛丝缝合线具有更好的强度和韧性，可以减少手术创伤和促进伤口愈合。
此外，蜘蛛丝还可以用于制造人工血管、人工皮肤等医疗器械，为医学领域的发展提供新的可能性。
此外，蜘蛛丝还在纺织和服装领域有着广泛的应用。
蜘蛛丝具有良好的柔软性和透气性，可以制造出舒适、透气的纺织品。
一些科技公司已经开始研发蜘蛛丝纺织品，用于制造高端运动服装、户外装备等产品。
蜘蛛丝纺织品不仅具有出色的性能，还具有环保的特点，可以替代传统的合成纤维，减少对环境的影响。
此外，蜘蛛丝还在生物工程和能源领域有着潜在的应用前景。
科学家们已经成功地利用蜘蛛丝制造出高效的太阳能电池和储能器件。
蜘蛛丝的导电性和光学性能使其成为一种理想的材料，可以用于制造新型的能源设备。
此外，蜘蛛丝还可以用于生物传感器和生物芯片的制造，为生物医学和生物工程领域的研究提供新的工具和方法。
综上所述，蜘蛛丝具有出色的强度和韧性，被广泛应用于材料科学、医学、纺织和服装、生物工程和能源等领域。
新型天然纤维-蜘蛛丝
新型天然纤维——蜘蛛丝专业：纺织工程班级：0902 姓名:王少梅中文摘要：蜘蛛丝具有非常优异的性能特征，如其具有综合的钢性、强度和弹性及生物可降解性等，这些特点使得蜘蛛丝在医疗卫生、航天航空、军事等领域具有广阔的应用前景。
本文主要介绍了蜘蛛丝的结构、性能、生产方法以及应用。
关键词：蜘蛛丝；结构；性能；生产方法；应用前言：进入21世纪，健康、安全、绿色环保已经成为人们关注的焦点之一。
在石油、森林等资源备受保护的今天，利用生物技术开发生物纤维将是21世纪的主要发展趋势之一。
以生物工程和转基因方法开放的性能优良的蜘蛛丝，已成为生物专家、纺织专家积极进行研究的课题，并且获得许多重要成就。
一蜘蛛丝纤维的概况（一）蜘蛛丝的简介蜘蛛丝是一种天然高分子蛋白纤维和生物材料。
其纤维具有很高的强度、弹性、伸长、韧性及抗断裂性，同时还具有质轻、耐紫外线、比重小、耐低温的特点，是其它纤维所不能比拟的，尤其具有初始模量大、断裂功大、韧性强的特性，是加工特种纺织品的首选原料。
蜘蛛丝纤维由蛋白质组成，是一种可生物降解且无污染的纤维。
蜘蛛丝有很多的工业用途，但是，它不能像养蚕那样进行商业养殖，其地域性和进攻性使其不能进行大量的养殖，并且蜘蛛吐出的丝并不是像蚕那样形成茧丝，而是蜘蛛“网”丝，也就是所谓的“抽丝”或“网络丝”。
(二) 蜘蛛丝的组成蜘蛛丝的主要成份是蛋白质，基本组成单元为氨基酸。
蜘蛛丝含l7种左右氨基酸，各种氨基酸的含量因蜘蛛的种类不同而存有一定的差异。
蜘蛛丝中较大的7种氨基酸含量占其总量的90％，它们分别为甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丝氨酸、亮氨酸和精氨酸（见表1）。
蜘蛛丝的主要化学成分是甘胺酸（NH2-CH2-COOH）、丙胺酸（NH2-CH(CH3)-COOH）及小部分的丝胺酸（NH2-CH(CH2OH)-COOH），加上其它胺基酸单体蛋白质分子链构成。
外观上又细又柔软的蜘蛛丝之所以具有极好的弹性和强度，其原因在于：一方面，蜘蛛丝中具有不规则的蛋白质分子链，这使蜘蛛丝具有弹性；另一方面，蜘蛛丝中还具有规则的蛋白质分子链，这又使蜘蛛丝具有强度。
蜘蛛丝的强度自然界最坚韧的材料
蜘蛛丝的强度自然界最坚韧的材料蜘蛛丝是由蜘蛛腺体分泌出来的一种纤维状物质，是自然界中最坚韧的材料之一。
它的强度和韧性远远超过了大多数人造材料，具有广泛的应用前景。
本文将探讨蜘蛛丝的结构与性能，以及其在生物学、工程和医学领域的应用潜力。
一、蜘蛛丝的结构与性能蜘蛛丝的强度和韧性源于其特殊的结构和化学组成。
蜘蛛丝主要由蛋白质组成，其中包含一种叫做“蛋白质Spidroin”的成分。
这种蛋白质在蜘蛛腺体中合成，通过腺体的导管被送到蜘蛛的蛛丝腺体，最后形成蛛丝。
蜘蛛丝的蛋白质Spidroin具有特殊的氨基酸序列，形成了一种有序的结构，这种结构赋予了蜘蛛丝其独特的性能。
蜘蛛丝的强度非常高，比钢铁的强度还要高。
据研究表明，某些蜘蛛丝的强度可以达到1.3 GPa，而钢材的强度只有0.6-0.7 GPa。
蜘蛛丝的韧性也很出众，可以在拉伸过程中承受很大的变形而不断裂。
这使得蜘蛛丝成为自然界中最坚韧的材料之一。
二、蜘蛛丝的应用潜力由于其独特的结构和性能，蜘蛛丝具有广泛的应用潜力。
1. 生物学应用：蜘蛛丝不仅仅是一种坚韧的材料，它在生物学中还发挥着重要的作用。
蜘蛛丝可以用来构建蜘蛛的巢穴和捕食的陷阱，用于捕捉食物。
此外，蜘蛛丝还可以用来制备仿生材料，模仿蜘蛛的丝网结构，用于捕捉空气中的微粒和灰尘。
2. 工程应用：蜘蛛丝的强度和韧性使其在工程领域有着广泛的应用前景。
例如，蜘蛛丝可以用于制备轻而坚固的复合材料，用于航空航天、汽车和建筑等领域。
此外，蜘蛛丝还可以用于制备高强度的纺织材料，用于制造防弹衣、钓鱼线等产品。
3. 医学应用：蜘蛛丝在医学领域的应用也备受关注。
由于蜘蛛丝的生物相容性和良好的生物降解性，它可以用于制备可吸收的缝合线、人工血管和组织修复材料。
此外，蜘蛛丝还具有一定的抗菌性能，可以用于制造抗菌纺织品和敷料。
综上所述，蜘蛛丝的强度和韧性使其成为自然界最坚韧的材料之一。
其独特的结构和性能不仅在生物学中发挥着重要的作用，还具有广泛的工程和医学应用潜力。
蜘蛛丝的强度和用途
蜘蛛丝的强度和用途蜘蛛丝是一种由蜘蛛体内分泌的蛋白质纤维，具有出色的强度和韧性，被誉为自然界中最坚韧的材料之一。
蜘蛛丝不仅在蜘蛛的生存和捕食中发挥着重要作用，也在人类领域有着广泛的用途。
本文将探讨蜘蛛丝的强度特点以及在不同领域中的用途。
蜘蛛丝的强度主要体现在其优异的拉伸性能上。
相比于钢铁和尼龙等常见材料，蜘蛛丝的拉伸强度更高，具有更好的韧性和弹性。
这得益于蜘蛛丝的特殊结构，其由蛋白质分子排列而成，呈现出类似螺旋结构的排列方式，使得蜘蛛丝具有超强的拉伸能力。
此外，蜘蛛丝还具有优秀的耐磨性和耐化学腐蚀性，使其在各种极端环境下都能保持稳定的性能。
在自然界中，蜘蛛利用其丝线构建网状结构，用于捕捉猎物。
蜘蛛网不仅具有良好的粘附性，还能承受猎物的冲击力，这离不开蜘蛛丝的强度和韧性。
蜘蛛丝的强度使得蜘蛛能够轻松捕捉比自身体型大得多的猎物，展现了其在生存竞争中的优势。
除了在自然界中的运用，蜘蛛丝在人类领域也有着广泛的用途。
由于其独特的物理性能，蜘蛛丝被认为是一种理想的工程材料。
科学家们试图模仿蜘蛛丝的结构和性能，开发出具有类似特性的人造纤维，用于制造高强度的材料，如防弹衣、航空材料、医疗缝合线等。
蜘蛛丝的强度和韧性也为生物医学领域提供了新的可能性，例如用于修复神经损伤的生物支架、人工血管等。
此外，蜘蛛丝还被应用于纺织品和服装行业。
由于其轻盈柔软的特性，蜘蛛丝被用于制作高档面料，具有良好的透气性和舒适性，深受消费者喜爱。
在建筑领域，蜘蛛丝也被用作新型材料，如蜘蛛丝混凝土，具有更好的韧性和抗裂性能，被广泛应用于建筑结构的加固和修复。
总的来说，蜘蛛丝以其独特的强度和韧性在自然界和人类领域展现出广泛的用途。
随着科学技术的不断发展，人们对蜘蛛丝的研究和应用也将不断深入，为各个领域带来更多的创新和可能性。
蜘蛛丝：从天然到生物启发的材料
大多 数蜘 蛛 同类相 食 ， 因而 不 能 在 大型 养殖 场获 得 蜘蛛 丝。 而且 ， 从 监 禁 的蜘 蛛得 到 的丝 ， 量 通 常低 质 于天然 产 生的 丝 。因此 ， 获得 （ ） 仿
ｄ ｒ ． Ｒ ｃ ｎ ｒｇ ｅ ｓｉ ｓａ ｌ ｈ ｎ ｅ ｏ ｉ ａ ｔ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｐ ｎ ｐ ｔ ｅ ｐ ｓ ｉ ｉ ｔ ｏ ｐ ｏ ｕ ｅ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｏ ｒ ｓ ｎ ｅ ｔｂ ｉ ｉ ｇ ｒ ｃ ｍｂ ｎ ｎ ｏ ｕ ｔ ｈ ｉｕ ｓｏ ｅ ｓｕ ｈ ｏ ｓｂ ｌ ｙ ｔ ｒ ｄ ｃ ｐ ｓ ｐ ｏ ｅ ｉ
纤 － 线 维 纱 ５
蜘 蛛 丝 ： 天 然 到 生 物 启 发 的材 料 从
Ｔ ｃｅ ｅ ．Ｓ ｈ ｉ ｌ ｂ 拜 罗伊特 大 学 （ 国） 德
摘
要： 蜘蛛 丝是极 坚韧 的蛋 白质纤 维， 兼有极好 的强度 和弹性 。但 主要 由于大 多数 蜘蛛 的 同类相食 性 ， 工业规模 养 殖蜘蛛是 不可行 的。重组 生产技 术的 最新进
腔后 ， 蛋 白 质 主 要 是 非 结 构 化 丝
的， 大部分分子的构象是无规线团 或聚脯 氨酸状 的。这样 的构 象是
在腺 体 中 获 得 高溶 解 度 所 必 需 的 （ 蜘蛛 丝 蛋 白质 储 存质 量 浓度 通 常
１ 蜘蛛产 生各 种不 同的丝 ２ 重 组体 生 产
蜘蛛 为 了捕捉 猎 物 ， 备 不 同 具
蜘 蛛丝 蛋 白质 的 唯 一 方 法 是 依 赖 生物技 术 生产 ， 宿 主 生 物体 内重 在
丝纤维 晶区 中发现 的那样 。 折 叠晶体反映 了各向异性 的内含物
新型纤维蜘蛛丝
保 护后 代 的卵囊 丝等等 。蛛 网 中的纵丝 ，即牵 引丝
是 由蛋 白质 组 成 ，是 生 物 可 降 解 的 ，不 会 对 环 境 造成 （ ｇｉｅ ，是 一 种 非 常 强 的 丝 。 牵 引 丝 的 断 裂 能 是 ｄａ ｌ ） ｒ ｎ 污染 ，同时还具 有耐 受一 ０—一 ０ ５ ６ ℃低 温仍保持 弹性 同样 的粗 度的钢铁纤维 的５～ｌ倍 ，是炭素纤维 的３５ Ｏ － 及 防茵 防霉 变 的特 点 ，符 合 可 持 续 发 展 的 要 求 。鉴 于 倍 。 牵 引丝 的 断裂 强 度 和 制 作 防 弹 背心 的 凯 夫 拉 尔芳 蛛 丝 所 具 有 的 特 殊 品质 ，多 年 来 一 直 引 起科 学 家 们 的 香 族 纤 维 （ ｅ ｌｒ Ｋ ｖａ） 断裂 强 度 相 当 ，约 ４Ｘ１ ａ 凯夫 ０ Ｐ 。 高 度 关 注 ，并投 人 人 力 、财 力进 行 开 发 。 拉 尔的断裂伸长率 约是５ ，但是 牵引丝的断裂伸长 ％ 蜘 蛛 已在 这 个 星 球 上 存在 ４亿 年 了 ，它 们 有 足够 率 却 能 到 达 ３ ％ 。 由于 牵 引 丝 的 富 有 弹 性 ，其 刚 性 ５ 长 的时 间完善蜘蛛丝。蜘蛛丝是一种了不起 的材料 ， （ 断裂能） 比凯夫拉 尔更好 ，是一 种更好 的防弹材料 。 能 够 承 受 不 利 环 境 下 的 压 力 。 这 些微 妙 的 丝线 拥 有 令 牵 引丝 作 为一 种 蛋 白纤 维 ，它 的 氨 基酸 序 列具 有 高度 人 难 以置信 的 弹 性 ，拉 伸 力 是 其 正 常长 度 的２ 倍 ，它 ０ 重 复 的特 点 ，其 重 复 序 列 包 括 富含 ＧＧＸ 分 和ｐ ｌ 部 ｏｙ Ａ 能 够 强 力 可 媲 美 钢 材 。 因 此 ，它 并 非仅 仅 造 就 了一 个 部 分 。 目前 研 究 表 明这 些 重 复 序 列 的 存 在 是 牵 引丝 具 悬 挂 在蜘 蛛 丝 绳 上 发 挥万 能魔 力 的蜘 蛛侠 ！ 有 卓 越 刚性 的 重 要 原 因之 二 。 另 外 ，牵 引 丝 和 石 油合 ＿ ＿ 蜘 蛛 丝 是 蜘 蛛 吐 出来 的 蛋 白纤 维 。 它是 最 受欢 迎 的材料 ，由于 匮乏 ，蜘蛛 丝甚 至有 一个绰 号 叫 “ 圣 成 纤 维 相 比是 一 种 更 轻 的 蛋 白纤 维 。
蜘蛛丝有哪些作用
蜘蛛丝有哪些作用蜘蛛丝是由蜘蛛自身分泌的一种特殊的蛋白质纤维，具有很多独特的物理和生物学特性。
蜘蛛丝除了用于蜘蛛的生活和繁殖之外，也有一些重要的应用价值。
下面将详细介绍蜘蛛丝的作用。
首先，蜘蛛丝具有优异的力学性能。
蜘蛛丝的强度比钢还高，而且具有很高的韧性，能够在牵拉后迅速恢复原状。
这使得蜘蛛丝具有广泛的工程应用潜力。
例如，科学家们已经成功地利用蜘蛛丝制造出了超强的仿生纤维，可用于制作高强度的材料，如防弹衣、高性能悬索桥等。
此外，蜘蛛丝的优异性能还有助于发展新型纺织品、医疗材料和运动装备等领域。
其次，蜘蛛丝具有良好的生物相容性。
与其他合成材料相比，蜘蛛丝不会引起免疫反应和过敏现象，因此可以广泛应用于医疗领域。
目前已经有研究者将蜘蛛丝应用于人工血管、修复组织、缝合线等方面，并取得了显著的效果。
此外，蜘蛛丝还具有较低的凝血和感染风险，使其在外科手术和创伤治疗中具有很大的潜力。
再次，蜘蛛丝具有优异的光学特性。
蜘蛛丝可以通过优化其结构和成分来调整其光学性能，如反射、透光和吸光等特性。
这使得蜘蛛丝在激光材料、光学传感器、纳米光学器件等领域具有重要应用前景。
此外，蜘蛛丝还具有极高的弯曲和拉伸弹性，有助于构建微纳加工和纳米技术中的柔性器件和传感器。
此外，蜘蛛丝还具有抗菌和防御功能。
蜘蛛可以使用蜘蛛丝构建坚固的巢穴，以防止天敌和破坏者。
蜘蛛丝中含有一些特殊的化学成分，具有抗菌和抗生物附着的作用。
这使得蜘蛛丝在医疗材料和生物防护方面具有很大潜力。
例如，蜘蛛丝可以用于制造抗菌纺织品、医用包扎材料和防护服等。
最后，蜘蛛丝还对环境具有积极的影响。
蜘蛛丝是一种可再生资源，可以通过养殖蜘蛛进行大规模生产。
与传统的合成材料相比，蜘蛛丝的制造过程更环保，并能够减少对自然资源的依赖。
此外，蜘蛛丝的引入还有助于提高生物多样性、控制害虫和维护生态平衡。
总结起来，蜘蛛丝具有独特的力学性能、生物相容性、光学特性和防御功能。
这些特性使得蜘蛛丝在工程、医疗、光学和环境领域有着广泛的应用前景。
蜘蛛丝纤维
生产途径
第一是利用动物如奶牛或奶羊来生产这种 蜘蛛丝蛋白；第二是利用微生物来生产；第三 是利用植物来生产。
蜘蛛丝
从蜘蛛的旋转腺中产生，它们具有很好的防渗水 性，部分透明，部分卷曲
同等粗细下蜘蛛丝的强度是钢铁的5倍，如 果用于制造盔甲，强度是凯夫拉防弹衣3倍 蜘蛛丝产生于蜘蛛的旋转腺，是一种无规则 的卷曲蛋白质，在精确的酸性、含水量和化学浓 度下形成，最终通过导管释放出来。这些纤维体 具有防渗水性，部分透明，部分卷曲。此外，蜘 蛛丝还可用作绷带，具有很好的抗菌性。
①基因合成发酵法; ②转基因法 1将这种蛋白的产丝基因转移到细菌中，用细菌大 量繁殖生产这种蜘蛛丝蛋白。 2将蜘蛛基因植入哺乳动物乳腺细胞内，使蜘蛛丝 蛋白再进行重组
用蜘蛛丝制作的防弹背心比用对位芳纶制作的性能还好。也 可用于制造坦克和飞机的装甲以及军事建筑物的防弹衣等。
制法
+
采用基因工程方法生产人造蜘蛛丝，但尚不成熟， 目前正在探索之中。此方法的要点是先用生物化学方 法对性能优良的蜘蛛丝蛋白和腺体分泌物进行分析研 究，搞清其蜘蛛丝蛋白基因编码的核苷酸序列，同时 进行基因序列的分离、纯化、结构特征的表达和克隆 等工作，在此基础上建立不同蜘蛛丝蛋白片段的基因 序列模型，用这种模型可生产出称为蜘蛛丝蛋白的合 成基因，然后将这种合成基因移植给动物、植物或微 生物，被移植了合成基因的动物、植物或微生物就能 大量复制这种蜘蛛丝蛋白，将这种蜘蛛丝蛋白分离出 来，经过提纯、溶解和纺丝，便可生产出性能优良的 人造蜘蛛丝。目前尚未实现工业生产。
第二种途径
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利用卫生微生物来生产蜘蛛丝蛋白，这种方法是将能生产蜘蛛丝蛋 白的基因移植给微生物，使该种微生物在繁殖过程中大量生产类似 于蜘蛛丝蛋白的蛋白质。例如美国杜邦公司已经发现一种名叫 Escherichia coli的细菌和一种名叫Pichia pastoris的酵母菌通过基因 移植技术能合成出高分子量的类似于蜘蛛拉索丝蛋白的蛋白质。并 发现用E.coli细菌可有效地生产出高分子量的蜘蛛丝蛋白，其分子 长度可达1000个氨基酸，但高分子量蜘蛛丝蛋白的产量和均匀性 则受到限制，可能由于在末端合成中某些端基出现了错误。而用 P.pastoris酵母菌生产的高分子量蜘蛛丝蛋白则没有不均匀的问题， 这种酵母菌可分泌出与蜘蛛拉索丝相似的蜘蛛丝蛋白。俄罗斯科学 家则将蜘蛛丝蛋白的合成基因移植给一种学名叫 Saccharomyces.cerevisiae的酵母菌，繁殖后酵母菌体蛋白质的不溶 组份中80%以上为与蜘蛛丝蛋白相似的蛋白质，且产量可观，还进 行了蛋白质的分离和纯化等，以便以后进行纺丝。下一步工作就是 研究如何利用工业发酵的方法大量生产这种细菌或酵母菌，然后把 这种类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质分离出来做为纺丝的原料。
新型纤维材料-蜘蛛丝与甲壳素
2. 甲壳素和壳聚糖纤维的制备 2.1甲壳素和壳聚糖的制备
虾、蟹壳中甲壳质的含量一般为15%-25%，从虾蟹壳制备甲壳质主要由两 部分工艺组成。
虾、蟹壳主要由三种物质组成，即以碳酸钙 为主的无机盐、蛋白质和甲壳质。
蜘蛛的丝腺与纺丝器
蜘蛛的纺丝器
蜘蛛丝的结构
2.2 蜘蛛丝的功能
(l) 牵引丝：又称拖丝，是蜘蛛走动时腹部拖着并固 定在一端的丝。 “蜘蛛的生命线”
(2) 框丝：构成蛛网的外围框架。 (3) 辐射状丝：构成蛛网的纵向骨架。 (4) 捕获丝：将活的捕获物捆缚住，待需要时享用。
(5) 横丝：当猎物撞击到蛛网上时，横丝能吸收撞 击能，使蛛网不致被破坏，并将猎物粘住 。
4.3 多功能反应性
甲壳素含有羟基、乙酰氧基和氨基多种官能 基团，极具反应活性，可以进行交联、接枝、 酰化、磺化、羧甲基化、烷基化、硝化卤化、 氧化、还原、络合等多种反应。
其分子中的活性侧基为氨基，可酸化成盐。
羧基官能团取代合成侧链铵盐、混合醚、聚 氧乙烯醚等等，制备具有水溶性、醇溶性、 有机溶剂溶解性、表面活性以及纤维性等各 种衍生物。
蜘蛛丝中极性氨基酸含量远大于蚕丝，因此即使处于非
规整排列状态的分子链之间也有较大的作用力。极性基团 相互靠近对齐，使分子间的作用力进一步增加，从而使纤 维的承载能力提高，这是蜘蛛丝虽然结晶度小于蚕丝，但 纤维强度高于后者的原因之一。
3.2 分子构象
蜘蛛丝蛋白主要由非结晶状态部分和结晶状态部分构成。 结晶状态部分主要由丙氨酸残基序列组成， 蜘蛛丝的分子构象为β-
蛛丝具有高强度的根本原因
（1）分子链呈规整排列的结晶区只是影响纤维强 度的因素之一，强度反映的是纤维承担负荷的能力， 因此沿外力作用方向上承载单元的数目以及这些单 元抵抗破坏的能力是纤维强度的决定性因素。
天然纳米纤维的典范一一蜘蛛丝内容理解
天然纳米纤维的典范一一蜘蛛丝内容理解蜘蛛丝是一种天然纳米纤维，其特点是轻盈、柔软、强韧、透气、防水、防紫外线等。
蜘蛛丝由蜘蛛的腺体分泌出来，经过一系列生化反应形成纤维。
蜘蛛丝的组成成份是蛋白质，两条多肽链中间夹杂有一些小分子，这些小分子充满了蜘蛛丝的空隙。
这些空隙对蜘蛛丝的物理性质起到了关键性的作用。
蜘蛛丝的强韧性是其最显著的特征之一。
研究发现，蜘蛛丝的拉伸强度比钢铁的拉伸强度高六倍，而且蜘蛛丝最多能拉到原长的四倍。
这是因为蜘蛛丝的分子结构非常精细，组成了一种多级分层的结构。
在这种结构中，只有极小的局部区域才承受拉力，其他区域都以柔性粘合，形成了类似于钢筋混凝土的结构。
因此，蜘蛛丝可以承受巨大的张力。
蜘蛛丝的柔软性也非常出色。
蜘蛛丝可以在各种曲面上自由滑动、弯曲，不易断裂。
这一点与人造纤维不同。
人造纤维的弯曲范围狭窄，容易在切割时断裂。
而蜘蛛丝在天然环境中的柔韧性可以使它适应各种动态环境。
蜘蛛丝的透气性很高。
它的空隙允许水和空气自由流经丝线。
它还可以防水，因为蜘蛛丝的小分子可以吸附水分，形成一个保护膜，不会让水分进入到纤维中。
另外，蜘蛛丝可以防紫外线，这是因为它有粘结分子（DOPA），可以吸附有害的紫外线。
由于它的各种特性，蜘蛛丝被广泛应用于医疗、军事、航空航天等领域。
在医疗领域，蜘蛛丝可以被用作缝合线，因为它无毒、不会被人体排斥、且具有出色的韧性和柔性。
在军事领域，它可以用来制造防弹衣或其他护具，因为它能抵御子弹或炸弹碎片的高速穿透。
在航空航天领域，蜘蛛丝可以被用作航天器的材料，因为它的轻盈、强韧、柔性、透气性等特性都非常符合要求。
总而言之，蜘蛛丝作为天然纳米纤维的典范，具有非常多的优良特性，这些特性使得蜘蛛丝具有广泛的用途和应用价值。
同时，我们也可以从蜘蛛丝的结构和组成中得到很多启示，在设计和改良人造材料方面提供有益的借鉴。
蜘蛛丝
1、3、蜘蛛丝纤维蜘蛛丝的主要化学成分是甘胺酸（NH2-CH2-COOH）、丙胺酸（NH2-CH[CH3]-COOH）及小部分的丝胺酸（NH2-CH[CH2OH]-COOH），加上其它胺基酸单体蛋白质分子链构成。
外观上又细又柔软的蜘蛛丝之所以具有极好的弹性和强度，其原因在于：一方面，蜘蛛丝中具有不规则的蛋白质分子链，这使蜘蛛丝具有弹性；另一方面，蜘蛛丝中还具有规则的蛋白质分子链，这又使蜘蛛丝具有强度。
长期以来，科学家一直在研究如何大量制造蜘蛛丝的方法。
丹麦阿赫斯大学的研究人员发现：蜘蛛造丝的蛋白质与酸接触时，它们之间相互叠合，连接成链状，从而使丝的强度大大增加。
美国麻省的国家陆军生物化学指挥中心和加拿大魁北克内克夏生物科技公司（Nexia Bio-technologies）从蜘蛛身上抽取出蜘蛛基因植入山羊体内，让羊奶具有蜘蛛丝蛋白，再利用特殊的纺丝程序，将羊奶中的蜘蛛丝蛋白纺成人造基因蜘蛛丝，这种丝又称为生物钢（Bio-Steel）。
用这种方法生产的人造基因蜘蛛丝比钢强4至5倍，而且具有如蚕丝般的柔软和光泽，可用于制造高级防弹衣。
生物钢的用途广泛，还能制造战斗飞行器、坦克、雷达、卫星等装备的防护罩等。
蛛丝蛋白应用简介看起来细弱的蛛丝，具有“内刚”的特性。
它极的机械特性，使它具有了被仿制和工业应用的重要价值。
蜘蛛拖丝是由22，000多个碱基对编码的富含甘氨酸的多聚体。
很多普通溶剂难以降解拖丝。
从对蜘蛛Nephila clavata的拖丝和捕捉丝的机械性质的研究，以及紫外线和酸雨对它们强度影响研究结果看，可总结出以下几点：(1)拖丝的断裂压力大约为1500Mpa，断裂张力大约为0.3，模度大约为10Gpa，几乎与最好的人造纤维(如aramid纤维)相等；(2)捕捉丝的负载张力曲线是“J”型的，断裂张力量大于200%，但耐久负载比拖丝小得多；(3)紫外线照射和类酸雨可使丝降解〔5，6〕。
对于蜘蛛来说，织一张蛛网是件平常事，为了生存，它们要织网。
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新型纤维材料——蜘蛛丝
蜘蛛是地球上最古老的物种之一，是自然界的神奇动物，经历了几百万年漫长的进化，蜘蛛已能够适应地球上几乎所有环境而生存下来，其最大的臂助正是本身独特的纺丝能力和令人惊讶的蛛丝性能。
蜘蛛是自然界产丝和用丝的“专家”，它们一生都离不开丝。
蜘蛛生产性能最优异的丝线，并用这种丝线织成蛛丝网，用以捕获猎物，赖以生存，繁衍后代。
蜘蛛，属节肢动物门蛛形纲蛛形目，种类繁多，会吐丝结网的大约有2万多种，按吐出丝种类的多少分为古蛛亚目、原蛛亚目和新蛛亚目。
科学家们早就注意到蜘蛛丝非同一般的性能并将它利用了起来。
早在1709年就出现了人类利用蜘蛛丝的记载，而且在第二次世界大战时，蜘蛛丝曾被广泛用作显微镜、望远镜、枪炮的瞄准系统等光学装置的十字准线。
进入20世纪80年代,蜘蛛丝，尤其是牵引丝，以高强度、高弹性、高断裂功、低密度、良好的耐温及耐紫外线性能、良好的生物相容性等优异性能引起了各国材料、生物和化学等众多领域研究人员的极大兴趣。
科技的进步，亦使得破解蜘蛛丝的生物奥秘成为了可能。
1996年，美国Science杂志连载3篇文章，揭示了蜘蛛丝性质与结构的关系以及蜘蛛丝的奥秘，近几年，又连续发表了10多篇关于蜘蛛丝研究的文章。
美国、瑞士、加拿大、日本、德国、丹麦等国的一些实验室先后对蜘蛛丝做了深入的研究,在利用基因和蛋白质测定技术解开蜘蛛丝奥妙的同时,在蜘蛛丝人工生产方面也取得了突破性进展。
蜘蛛丝的结构性能与用途
蜘蛛丝能大量吸收动能，同时具有高弹性形变，究其原因，在于其奇妙的分子结构。
蜘蛛丝的化学本质为蛋白质，蛛丝蛋白的复杂氨基酸序列和空间结构赋予了外显的性能。
蜘蛛丝中分子排列是一种介于晶区与非晶区的中间相的存在。
结晶区主要为聚丙氨酸链段，构象为β-折叠链，分子链或链段沿着纤维轴线的方向呈反平行排列，相互间以氢键结合，形成折曲的栅片，栅片间距离是变化的，在0.93～1.57nm之间。
非结晶区由甘氨酸、丙氨酸以外的大侧基氨基酸组成，分子多呈α-螺旋状结构。
由丙氨酸组成的β-折叠（硬段）和富含脯氨酸的α－螺旋（软段），及其紧密堆砌的二级结构使之成为一种半结晶状态的分子弹簧结构，从而赋予蛛丝很好的抗张强度和韧性。
蜘蛛拖丝抗拉力5×109Pa，断裂伸长率35％～50％，能大量吸收物体的高动能，其优越性能是包括蚕丝在内的天然纤维和合成纤维不能比拟的。
蜘蛛丝有良好的耐高温、低温性能。
据报导,蜘蛛丝在300℃以上才变黄，开始分解；在零下40 ℃时仍有弹性,只有在更低的温度下才变硬。
在需要高温、低温使用的场合下蛛丝纤维的优点特别显著。
蜘蛛丝的主要成分是蛋白质，目前尚未发现人体对蜘蛛丝所含的蛋白质有任何排异反应,另外蛛丝蛋白具有自装配行为，在器官移植和组织修复时可用来介导细胞和组织，或者它们相互之间的连接，以促进器官组织的复原。
由于蜘蛛丝本身的特性,决定了在纺织、医疗、军事等领域有着广泛的应用。
医疗卫生
蜘蛛丝主要成分是蛋白质，人们目前尚未发现人体对蜘蛛丝所含的蛋白质有任何排异反应,这正是蜘蛛丝应用在医学上最大的优点。
又鉴于蜘蛛丝极轻、韧性好、强度大等现有材料不可比拟的优点,科学家认为用它可以生产人工关节韧带、人工肌腱、人造血管等组织，同时还可以做组织修复、用于眼外科和神经外科手术等特细和超特细生物可降解的外科手术缝合线及生物大分子的固定材料。
蜘蛛丝膜具有很好的透明性、生物可降解性和水－空气界面的通透性。
与胶原蛋白和弹性蛋白相似，丝蛋白具有自装配性质，通过二级结构调节以提供机械支撑；与聚酯比较，丝的柔韧性和弹性使其经的起重压和疲劳。
丝蛋白生物相容性好，与胶原起同样的细胞黏附、
扩展、分化和生长作用。
丝基质还有机械诱导作用，通过调整丝基质的硬度，提供控制基质的最终机械特性来模仿天然机体组织的机械特性和支持宿主组织内生长，蛛丝蛋白是组织工程支架材料的有力竞争者。
军事领域
蜘蛛丝强度大、弹性好、柔软、质轻等优良性能,尤其是具有吸收巨大能量的能力,非常适合防弹衣的制造,它可以阻挡子弹的侵入,使弹头或弹片击入人体内的危险降到最低程度。
可用来制成坦克、飞机、雷达、卫星以及军事建筑物的理想的防护罩；用于制成质量小、抗风性能好、坚固耐用的降落伞。
据报道,未来可能制成的高性能人工蜘蛛丝“蜘蛛网”,甚至可以拦截F －6 战斗机。
在航空航天方面, 可用作航天结构材料和织造航天服等。
蜘蛛丝的高吸能功能是以大变形为前提的，如果将蜘蛛丝用作防弹衣，弹丸对人体的贯穿性损伤和非贯穿性损伤均无法防御，因此要将蜘蛛丝应用于弹道防护产品，至少应与其他高强高模纤维合理搭配，形成合理结构。
美国陆军和麻省理工学院正在研究用蜘蛛丝制造一种全新的军装,这种军装不仅能成为士兵的防弹装甲,还可以自动适应不同温度环境,甚至能为生病或受伤的士兵起到一定的医疗作用。
蜘蛛丝的强度非常高,在拉断之前可以极大地延伸,因此是制造高强度纳米导线的理想材料。
研究还发现,用紫外激光脉冲能够均匀地缩减蜘蛛丝的直径,经几次缩减后,可把3～5μm 直径的蜘蛛丝缩减到100nm 左右,且不会降低蜘蛛丝的强度。
曾有德国某研究员将一种蜘蛛丝的直径减少到原来的二十分之一,将细蜘蛛丝缠在极细的导电金属丝上,可以得到强度极高的“纳米”导线。
用这种蜘蛛的丝制成的导线,不像目前的纳米导线那样脆弱,可以在任何地方使用。
专家认为，用蜘蛛丝制成的超细导线可能将会引起微型电子器件制造的一场革命。
高强度材料
蜘蛛丝可用于结构材料、复合材料和宇航员装等高强度材料。
用蜘蛛丝编织成具有一定厚度的材料进行实验,可发现其强度比同样厚度的钢材高9倍,弹性比具有弹性的其它材料高2倍。
因此,对蜘蛛丝进行进一步加工,可用于织造车轮外胎、高强度的渔网。
还可用于制造车轮的外胎、光学仪器的十字划线等等。
蜘蛛丝的开发生产
蜘蛛的产丝量小,提取工艺复杂,且同类相食,无法高密度养殖以获取蜘蛛丝。
随着科学技术的发展,开发生产蜘蛛丝已成为可能。
人们在获取蜘蛛丝蛋白基因后,利用已清楚的氨基酸重复序列信息,人工合成其类似DNA片段,通过微生物、动物、植物等途径表达蜘蛛丝蛋白后进行溶液纺丝,以获取蜘蛛丝纤维。
微生物途径
将蜘蛛基因转入微生物中,通过微生物的分裂繁殖来达到生产具有蜘蛛丝特性的纤维,该方法成本低,生产效率高。
如将产丝的蜘蛛基因植入细菌中,产丝基因演变成独立的细菌,进行几百万次繁殖生产出丝。
这种细菌的出现,不但降低了产丝的成本,而且还会提高丝的质量。
动物途径
在某些哺乳动物如山羊、奶牛等动物体内注入蜘蛛基因之后,从所产的乳液中可提取一种特殊的蛋白质,这种含有蜘蛛丝基因的蛋白质可用来生产蜘蛛丝纤维。
加拿大研究人员发现山羊乳液中所含的奶蛋白同蜘蛛的丝蛋白生成模式是一样的,利用转基因技术,把蜘蛛丝牵引丝基因转移到山羊乳腺细胞中,从山羊的乳液提取出类似蜘蛛丝的可溶性蛋白,生产高性能蛋白纤维,开发出新一代动物纤维材料,实验证明这种新的轻型纤维材料强度比钢材更高,而弹性十分好。
美国科学家利用转基因法,将一种称为∀黑寡妇#蜘蛛的蛋白质注入奶牛的胎盘内进行特殊培育,这些奶牛所产的牛奶中就含有蜘蛛丝基因。
植物途径
将蜘蛛丝基因移植入植物,培育出能够产生丝蛋白的转基因植物。
该方法是将蜘蛛体内
丝蛋白基因注入土豆和烟草等植物中,以使这些植物在它们的组织中制造大量的丝蛋白,通过植物大面积的种植,获取丝蛋白。
提取这类植物中的类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质,用作纺纱的原料。
用所得到的植物蛋白质进行纺丝,这种丝可制织具有超强韧性的工程材料及能自行分解的化学织物,减少了对环境的污染,成本可能还要低廉。
因此成功地培育出能够生产丝蛋白的转基因植物,将为大量制取丝蛋白开辟新途径。
“蚕吐丝”途径
利用转基因技术,将蜘蛛牵引丝部分的基因通过电穿孔的方法注入蚕卵中,在家蚕的基因重链中就产生部分蜘蛛牵引丝的基因。
从而使蚕丝的易折皱变形、弹性小等性能得到改进。
中科院上海生命科学研究院用转基因方法,在国际上首次实现了绿色荧光蛋白与蜘蛛丝融合基因在家蚕丝基因中的插入,并获得了荧光茧-----一种高级的绿色环保材料。
蜘蛛丝弹性好、柔软,穿着舒适,是很好的纺织纤维。
利用基因技术将绿色荧光蛋白质与丝蛋白质分子相融合生产出荧光丝,与普通丝交织制成织物如服装、围巾、帽子,在紫色、蓝色灯光下发出荧光图案,将会成为全球时装展示会上最时尚的纺织面料。
蜘蛛丝的利用价值很高，但也存在一定的缺点。
蜘蛛不能像养蚕那样能够进行商业养殖，其地域性和进攻性使其不能进行广泛的养殖；并且蜘蛛吐出的丝并不是像蚕那样形成茧丝，而是蜘蛛“网”丝，也就是所谓的“拖丝”或“网络丝”。
发展趋势及市场前景
随着基因工程技术的迅猛发展，用生物技术生产的丝分子将制备出具有设计性质的新材料。
将来，由重组生产的仿蜘蛛丝蛋白质，由于具有与其他纤维材料无法比拟的性能特性，尤其是作为生物材料的应用，具有十分诱人的前景。