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高科技辅助蚕宝宝吐出创新丝
发布时间:2018-12-03

丝巾是由蚕丝纺制而成的,那蚕丝是由什么构成的呢?近日,东华大学纤维材料改性国家重点实验室的张耀鹏教授、邵惠丽教授团队在国际著名期刊《ACS Nano》上,以全文形式发表了蚕丝领域的一项重要研究成果:传承了几千年的蚕丝其实是由厚度仅为0.4纳米的丝素纤维带有序组装而成的,可谓"纳米丝带"。丝巾中一根蚕丝的直径,大约等于3万多层丝素纳米纤维带叠加起来的厚度。




"我们团队中的博士生牛欠欠利用氢氧化钠/尿素水溶液体系,在低温下将蚕丝逐级剥离为厚度约0.4纳米、宽度约27纳米的蚕丝纳米纤维带,几乎与单层石墨烯厚度相当。与文献中其他丝素纳米纤维相比,该'纳米丝带'堪称目前世界最薄的丝素纳米纤维带。"

张耀鹏教授表示,丝素纳米纤维带通过自组装或者有序构建,可用作增强成分或者直接构建单元,有望制备性能优异或具有功能性的丝素蛋白基材料,比如骨组织工程支架、手术缝合线、超薄柔性自支撑透明膜等,未来应用于生物医学、生物电子接口、过滤、光学、成像等领域的前景十分广大。

张耀鹏教授认为,获得这样的成绩,除了博士牛欠欠自身的努力之外,与上海科创中心建设有着很大的关系:"我们制备出丝素纳米微纤之后,采用原子力显微镜、透射电子显微镜对其进行了表征,可以一定程度上说明其厚度,但还是证据不充分。




因此我们进一步用上海同步辐射光源(BL16B线站)的小角X射线散射技术直接对丝素纳米微纤悬浮液进行表征,解析出的微纤厚度和原子力显微镜、透射电镜结果一致。上海同步辐射光源对于此次科研成果的取得,起到了举足轻重的作用。"

除了"纳米丝带",张耀鹏、邵惠丽教授所领衔的生物质材料成型与加工课题组将毒性小、光穿透能力强和光化学稳定性好的稀土红外上转换荧光粉(UCPs)添加到人工饲料中,再利用该改性人工饲料喂蚕,基于蚕的生物反应器将UCPs引入丝素蛋白中,成功制得了荧光蚕丝。

荧光蚕丝不仅具备蚕丝良好的生物相容性、生物可降解性和优异的机械性能,还具有特殊的标记追踪功能,因此在生物成像等医用领域有巨大应用前景。




如何用简单环保的方法制备出荧光性能稳定的蚕丝引起人们极大的研究兴趣。张耀鹏教授介绍,通过添食育蚕法制备荧光蚕丝不仅绿色环保,且易于大规模生产,为多功能荧光蚕丝的开发提供了新思路,而该成果的部分实验完成于上海同步辐射光源硬X射线微聚焦线站(BL15U)。

在张耀鹏教授看来,从助推化纤产业化解决老百姓穿衣问题,到如今引领纤维领域前沿科技,东华大学始终站在世界高度研发先进纤维,"我们也期待借助于上海科创的'生态圈',让蚕宝宝'吐'出更多创新的丝。"


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