近(20)日，中國西南大學及東華大學研究團隊以CRISPR/Cas9技術改造家蠶的基因，使牠們能夠產生韌性比克維拉(Kevlar)纖維高6倍、且延展性超越尼龍(Nylon)的蜘蛛絲(spider silk)，該研究已發表在《Matter》。
 
現今的合成纖維工業已相當進步，能製造出具有強大的韌性(抗彎曲力)的克維拉纖維，應用在防彈衣等軍事用品上；尼龍則有很好的延展性(抗拉力)，常見於民生用品及醫療耗材。
 
然而，不論何種纖維往往只能具備單一特性，無法同時擁有高韌性和高延展性，這也是目前合成纖維技術遇到的困境。在眾多纖維裡，唯獨蜘蛛絲在這個限制之外，但學界對於如何誘導家蠶生產蜘蛛絲的知識還很有限，以致於合成工業一直在蜘蛛絲的量產上遭遇阻礙。
 
為了解決這個困境，該研究第一作者Junpeng Mi團隊分別解析了蠶絲蛋白和蛛絲蛋白形成的聚醯胺纖維(polyamide)的成分及結構差異，接著使用CRISPR/Cas9技術，成功培育出能夠紡織高韌性和高延展性蜘蛛絲纖維的基因改造家蠶。
 
由基改家蠶紡出的蜘蛛絲纖維，其韌性相當於克維拉纖維的6倍(319 MJ/m³
)；在延展性方面，這些蜘蛛絲纖維能產生12.99億帕(1299MPa)的張力，超越包含尼龍在內的大多數合成纖維。
 
這項成果也證實了Mi團隊在解析兩種絲蛋白後所提出的理論，並以CRISPR/Cas9技術創造出能夠生產高韌性和高延展性蜘蛛絲的家蠶。Mi團隊的創舉消除了科學、技術、和工程方面的障礙，或許在不久的將來，合成的蜘蛛絲纖維已能在工業上量產，作為對環境更友善的聚合纖維替代品。
 
此外，合成蜘蛛絲纖維也有望應用於航太領域，將其製成堅固、且能抵抗重力，並延伸到地球外的纜線，作為太空電梯所需的超級材料之一。
 
參考資料: https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/crispr-silkworms-make-spider-silk-that-defies-scientific-constraints/