Er zijn extreem rijke biologische macromoleculen of natuurlijke macromoleculen in de natuur. Deze materialen zijn onuitputtelijke en onuitputtelijke hulpbronnen die door de natuur aan de mens worden gegeven. Vooral vandaag de dag worden mensen geconfronteerd met de crisis van de uitputting van aardolie en andere niet-duurzame hulpbronnen. Natuurlijke polymeren krijgen steeds meer aandacht vanwege hun overvloedige bronnen en duurzaamheid. Natuurlijke polymeren omvatten voornamelijk cellulose, chitine en chitosan, zetmeel, natriumalginaat, zijdeproteïne, collageen, sojaproteïne en natuurlijk rubber. Omdat deze natuurlijke polymeermaterialen speciale biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid hebben, is het gebruik ervan al lang niet beperkt tot het dagelijks leven zoals kleding, voedsel, huisvesting en transport. Met de vooruitgang van wetenschap en technologie onderzoeken steeds meer wetenschappers natuurlijke polymeren en hun toepassingen.


Onder de vele natuurlijke polymeermaterialen in de natuur is de meest directe reden waarom natuurlijke dierlijke zijde speciale aandacht heeft gekregen, de uitstekende uitgebreide mechanische eigenschappen. Als een natuurlijke eiwitvezel kan dierlijke zijde worden beschreven als een speciaal materiaal dat door de natuur is gecreëerd door miljoenen jaren van aanpassing en evolutie van dieren. Het heeft de perfecte balans van kracht en taaiheid. Hoewel er aanzienlijke ontwikkelingen zijn geweest in polymeerwetenschap en materiaalverwerking, met name spintechnologie, kunnen de uitgebreide mechanische eigenschappen van synthetische vezels die momenteel op de meest geoptimaliseerde manier worden bereid, die van dierlijke zijde in de natuur niet overtreffen.

Er zijn ongeveer 113.000 soorten Lepidoptera-insecten en 30.000 soorten spinnen in de natuur die zijde kunnen spinnen, waarvan zijderupsen en webwevende spinnen en hun zijdevezels de meest bestudeerde zijn.

Moerbeizijde is een van de eerste en grootste natuurlijke polymeermaterialen waarvan bekend is dat ze worden gebruikt, en het eiwit is ook het natuurlijke fibrine dat het diepst door mensen is bestudeerd. Omdat moerbeizijde tegelijkertijd de voordelen heeft van speciale glans, goede luchtdoorlatendheid, sterke vochtopname, goed handgevoel en hoge sterkte, staat het bekend als de "koningin van vezels" en is het gebruikt op het gebied van textiel. Bovendien, als een puur natuurlijk polymeermateriaal, heeft zijdeproteïne goede mechanische eigenschappen, biocompatibiliteit en relatief goede milieustabiliteit, en het toepassingsbereik heeft betrekking op voedsel, medicijnen en biotechnologie ( zoals op zijde-eiwit gebaseerde enzymimmobilisatietechnologie) en dagelijkse fijne chemicaliën (zoals cosmetica) en andere gebieden.

Vergeleken met de wijdverspreide toepassing van moerbeizijde, hoewel spinnen 400 miljoen jaar geleden op de aarde leefden, is het onderzoek en gebruik van spinnenzijde verre van zo lang als zijde. Dit komt omdat spinnen vleesetende dieren zijn, vooral kannibalisme; bovendien spugen spinnen niet in één keer zijden vezels uit wanneer ze rijpen als zijderupsen, maar scheiden ze altijd en overal verschillende zijdeproteïnen af voor dagelijkse behoeften, dus het is erg moeilijk om grootschalige kunstmatige fokkerij uit te voeren zoals moerbeizijde zijderupsen om een industrie te vormen; bovendien is het ook moeilijk om een grote hoeveelheid wilde spinnenzijde te verzamelen: daarom zijn het onderzoek en het gebruik van spinnenzijde en zijn zijdeproteïne sterk beperkt.

Hoewel spinnenzijde tot nu toe geen echte commerciële toepassingsproducten heeft, hebben de buitengewone uitgebreide mechanische eigenschappen potentiële toepassingsvooruitzichten in hoogwaardige materialen. In het bijzonder is de grote cystische klier van de spin (hoofdklier) zijde een soort eiwitvezelmateriaal geworden met grote aantrekkingskracht vanwege de hoge sterkte en hoge elasticiteit, wat grote belangstelling heeft gewekt van materiaalwetenschappers en biologen.

Het natuurlijke evolutionaire proces van honderden miljoenen jaren heeft niet alleen het leven van soorten zoals zijderupsen en spinnen voortgezet, maar ook de taaiheid van dierlijke zijde gecreëerd. Mensen gebruiken al duizenden jaren dierlijke zijde om kleding, muziekinstrumenten en vistuig te maken. Volgens archeologische vondsten begonnen Chinese voorouders in het midden van de Neolithische periode vijf tot zesduizend jaar geleden zijderupsen te kweken, zijde te verkrijgen en zijde bewust of onbewust te weven. Als een belangrijk zijdeproducerend land heeft China een nieuw tijdperk van beschaving van de zijden kleding van de Chinese natie gecreëerd. Tegelijkertijd hebben de veranderingen van de tijd zijde producten begiftigd met rijke culturele connotaties en historische waarden. Sinds de oudheid hebben de economische en culturele uitwisselingen tussen China en het buitenland die zijn ontstaan uit de zijdehandel een onuitwisbare impact gehad op de vooruitgang van de hele menselijke beschaving. De bekende Westelijke Han Zijderoute in binnen-en buitenland bevorderde niet alleen de vriendschappelijke uitwisselingen en culturele uitwisselingen tussen China en de bevolking van Azië, Europa en Afrika, maar droeg ook tot op zekere hoogte bij aan de economische welvaart in die tijd. Tot het begin van de 20e eeuw, toen synthetische vezels zoals nylongarens niet verschenen of op grote schaal werden gebruikt, werd zijde nog steeds gebruikt om parachutes, banden en zelfs kogelvrije vesten te maken; terwijl spinnenzijde te wijten was aan zijn hoge sterkte, hoge vasthoudendheid en fijne uniformiteit. Onderscheidende kenmerken, vaak gebruikt als vizier voor optische instrumenten, zoals pistool bezienswaardigheden.

Vandaag de dag zijn wetenschappers nog steeds geïnteresseerd in dierlijke zijde en zijdeproteïne, voornamelijk om de volgende redenen.

1. Als materialen zijn dierlijke zijde en zijdeproteïne geschenken van de natuur en worden ze duurzaam geproduceerd. In de wereld van vandaag, waar fossiele hulpbronnen zoals olie, steenkool en aardgas steeds meer gespannen worden, is de ontwikkeling en het gebruik van dergelijke hernieuwbare hulpbronnen bijzonder belangrijk. Om te overleven en zich te vermenigvuldigen, gebruiken spinnen en zijderupsen verschillende dieren en planten als voedsel voor hun dagelijkse energiebehoeften. Onder de juiste omstandigheden kunnen zijdeprecursoren, zijdeproteïnen, in het lichaam worden bereid door middel van biosynthetische methoden. Silk protein kan worden gebruikt bij kamertemperatuur. Onder normale druk waterig milieu, door de overeenkomstige conformational transformatie, assembleert het in zijdevezels met specifieke eigenschappen, en kan biologisch (ecologisch) worden gedegradeerd tot volledig onschadelijke componenten zoals vereist. Trouwens, de zijde vezels geweven van dierlijke zijde is zo elegant en comfortabel.
2. Dierlijke zijde is niet alleen een volledig eiwitmateriaal met biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid, maar ook zijn uitstekende uitgebreide mechanische eigenschappen (dat wil zeggen de sterkte en sterkte die wordt gecreëerd door de perfecte balans van modulus, sterkte en rek bij breuk). Het voldoet aan de dagdroom van het publiek over super power-materialen. Een typisch voorbeeld is dat toen het magische spinnenzijde de kunstenaar inspireerde, wat tot stand kwam de sensatie was veroorzaakt door de "Spider-Man"-serie films, waarin het steeds veranderende spinnenzijde wapen van de hoofdpersoon was waar wij gewone mensen van dromen. van. Echter, te oordelen naar het feit dat een spinnenzijde met een diameter van ongeveer 2~6 µm een 1g-spin kan "opschorten", hoeft het spinnenzijde dat Spider-Man in stand houdt niet zo dik te zijn. Om het levendig te zeggen, het hoeft alleen maar als een potlood te zijn. Dikke en dunne spinnenzijde kan de onmiddellijke kracht van een Boeing 747 groot passagiersvliegtuig weerstaan wanneer het opstijgt.
3. In tegenstelling tot andere natuurlijke biologische macromoleculaire materialen zoals cellulose, chitosan, soja-eiwit, collageen en keratine, is dierlijke zijde het enige eiwitvezelmateriaal dat continu wordt "gesponnen". Er werd algemeen aangenomen dat de productieomstandigheden van hoogwaardige natuurlijke vezels zoals Dierlijke zijde (dat wil zeggen, het spinproces onder normale temperatuur, normale druk en waterige oplossingsomgeving) zeer mild zijn in vergelijking met bijna alle synthetische vezelbereidingsprocessen op dit moment, die natuurlijk wonder kunnen worden genoemd. Daarom, naast het focussen op de mechanische eigenschappen van dierlijke zijde, streven onderzoekers ook voortdurend naar een diepgaand begrip van het mechanisme en het proces van dierlijke zijde-eiwitfibrose, in een poging om bionische methoden te gebruiken om sterke vezels te maken onder milde omstandigheden, vooral in de hoop te krijgen zoals natuurlijk spinzijde, het is een eiwitvezel met zowel sterkte als hoge hardnekkigheid. Het zal moleculair ontwerp en optimalisatie van het spinningssysteem en apparatuur voor toekomstige hoogwaardige synthetische vezels uitvoeren. Maar in feite hebben mensen veel problemen ondervonden bij het kunstmatig produceren van hoogwaardige spinnenzijdevezels. Ze moeten de aminozuursequentie en samenstelling van zijdeproteïne imiteren, de structuur en vloeibare kristaltoestand van silk protein spinning dope, verschillende draaiende organen, en " het totale proces van "droog spinnen" is niet gemakkelijk, dit is tenslotte de expertise die door spinnen en zijderupsen is gecreëerd door honderden miljoenen jaren van natuurlijke selectie.
4. Op basis van de moeilijkheden die worden ondervonden bij de biomimetische voorbereiding van hoogwaardige eiwitvezels, breidt het onderzoek en de toepassing van dierlijke zijde zich actief uit van het traditionele vezelveld naar het biomedische veld. Als een structurele eiwitvezel zonder fysiologische activiteit, werd zijde meer dan een eeuw geleden gebruikt in chirurgische hechtingen. Tegenwoordig kan dierlijke zijdeproteïne een ideale bron van biomedische materialen worden vanwege zijn uitstekende biocompatibiliteit, afbreekbaarheid, structurele verstelbaarheid, milieuvriendelijkheid, overvloedige bronnen en lage kosten. Vergeleken met andere natuurlijke polymeren zoals chitine/chitosan, collageen/gelatine, sojaproteïne, albumine, hyaluronzuur en natriumalginaat, is dierlijke zijdeproteïne niet alleen groot in hoeveelheid en gemakkelijk te verkrijgen, maar ook hoog in zuiverheid; Zijdeproteïne kan de tweerichtingsomzetting realiseren tussen de in water oplosbare Silk structure-structuur en de in water onoplosbare Silk ⅱ -structuur, en de uithardings-en vormmethoden zijn divers. Deze kenmerken zijn allemaal bevorderlijk voor het aanpassen van de mechanische eigenschappen van geregenereerde zijde-eiwitmaterialen door middel van geschikte verwerkingsmethoden. De microscopische morfologie en degradatietarief verstrekken gemak voor zijn toepassing op het biomedische gebied. Daarom is de huidige focus van exploratie hoe dierlijke zijde-eiwit te gebruiken in aspecten zoals chirurgische hechtingen, medische verbanden, biosensoren, kunstmatig kraakbeen en gewrichten, kunstmatige spierbindingen en ligamenten, materialen voor gecontroleerde afgifte voor medicijnen en genen en steigermaterialen voor weefseltechniek.

Daarom signaleert het algemene basisonderzoek en de toepassingsverkenning van dierlijke zijde en zijdeproteïne een nieuwe materiële revolutie, en het toont ook aan dat het proces van menselijk leren van de natuur en het leven nooit zal eindigen.