張楚

制造超級蠶絲

中國是絲的故鄉(xiāng)。5000多年前，我們的祖先就開始養(yǎng)蠶、取絲、織綢了。長久以來，絲織品因其復(fù)雜的工藝和獨特的手感而備受世人的青睞。

近來，一個美國的科研團隊開創(chuàng)性地發(fā)現(xiàn)了蠶絲這一古老原料的其他用處。除了在紡織、服裝等領(lǐng)域大放異彩外，科學家們發(fā)現(xiàn)，只需對蠶繭的加工方式進行細微的改變，就能使其在醫(yī)學和技術(shù)領(lǐng)域也找到自己的舞臺。

以往，要獲得傳統(tǒng)的蠶絲很容易，直接將其從蠶繭上剝離下來就可以了，用這種方法獲取的蠶絲是固態(tài)的，也一直為大家熟悉。其實，當絲被蠶寶寶吐出之前，都是以液態(tài)的形式存在于蠶的腺體內(nèi)的。

于是，學者們開始思考，如果采用一種新的方法處理蠶繭，是不是有可能獲得一種“非傳統(tǒng)”的超級蠶絲呢？考慮到蠶絲原本液態(tài)的屬性，學者們嘗試著在濕潤的環(huán)境中緩慢液化蠶繭的內(nèi)容物。果不其然，升級版蠶絲2.0誕生了！

那么，這種新型的蠶絲究竟有什么高明之處，又能實現(xiàn)哪些了不起的新功能呢？

透光的蠶絲角膜

科學家們發(fā)現(xiàn)，在液化蠶繭、用水把蠶繭煮沸的過程中，蠶絲中的絲膠蛋白會與其分離。當蠶絲處于這種狀態(tài)下時，其抗斷強度和耐久性都比大多數(shù)合成材料要好。但由于缺乏彈性，所以其應(yīng)用潛能也受到了很大限制。

隨著進一步實驗，科學家們找到了非常簡便的解決方法——在蠶絲脫膠的過程中，往沸水中加入碳酸鈉。之后，在經(jīng)過透析、離心和過濾后，會剩下一層完全干凈的絲質(zhì)薄膜。

雖然這一重構(gòu)的蠶絲薄膜本身很薄，但在其基礎(chǔ)上制造的復(fù)合材料卻非常強韌而富有彈性?？茖W家們已經(jīng)利用它們成功生產(chǎn)了纖維、海綿以及其他有用的原料。

除了強韌、高彈性外，蠶絲薄膜還具有良好的透光性。這個特性使學者們自然而然地把視線投向到光學領(lǐng)域：既然蠶絲是一種無害的天然材料，那么它是否可以用來治療眼角膜損傷呢？想法很大膽，但這中間還存在一個問題，由于角膜必須具有良好的滲透性，而蠶絲薄膜無法做到這點。

于是，科學家們嘗試著用激光在蠶絲薄膜上打洞，并成功解決了蠶絲角膜透水性的問題。如此一來，不僅人造角膜的問題解決了，而且相比其他感光材料，蠶絲角膜具備更好的生物學特性，它不僅可以很好地適應(yīng)活體組織，不會遭到激烈的排斥，而且，對自然環(huán)境也不會產(chǎn)生危害。

看來，在不久的將來，人類可以用蠶絲來治療眼角膜損傷了。

可以控制的膠囊

蠶絲膜和人眼結(jié)合的成功經(jīng)驗，使科學家們興奮不已。如果它的表面能輕易被改造和調(diào)整，那么除了與眼角膜結(jié)合外，它也一定能夠與其他物質(zhì)合作造福人體。

由于蠶絲薄膜具有良好的彈性和韌性，可以任意折疊成很小的單位，而且還可以和身體組織結(jié)合，于是，科學家們想出了另一個親民的新點子——做膠囊。

那么，比起一般的明膠、纖維素、多糖等制成的膠囊，蠶絲膠囊會有什么特別之處嗎？

傳統(tǒng)的膠囊比較“木訥”和單一。醫(yī)生們只能開藥，但無法對吃下去的藥物釋放時間和路線進行控制。然而，用蠶絲輸送藥物可就不一樣了，醫(yī)生們可以在后臺對藥物進行控制。比如，哪個部分的劑量需求更多或更少，哪個部分的釋放時間更早或更晚等等。這種方式就相當于醫(yī)生們能夠提前給藥物釋放制定“計劃”。

那么，這種神奇的藥物“計劃”又是如何實現(xiàn)的呢？

關(guān)鍵還得回溯到制作蠶絲薄膜的那一步?？茖W家們通過不斷地實驗發(fā)現(xiàn)，在蠶絲薄膜制作和成形的過程中，只要調(diào)整其化學鍵的類型，就可以影響與之結(jié)合的藥物釋放速度。當強化學鍵的數(shù)量較多時，蠶絲薄膜的溶解速度慢，因此，與之結(jié)合的藥物自然就溶解得更慢了。

仰賴于蠶絲薄膜，醫(yī)生們能夠在可控的范圍內(nèi)，同時給身體多處用藥，也不會出現(xiàn)類似于藥物在人體內(nèi)溶解過快，或分布不均的情況了。這就像是在人體內(nèi)下一盤很大的棋，先出什么，再出什么，一切盡在掌握。

更妙的是，蠶絲薄膜良好的柔韌性還可以使它穿過大腦粗糙不平的表面。這使得它能夠用一種更溫和的方式對羊癲瘋等病癥進行治療。

會說話的智能食物

除了可以做成包裹藥物的膠囊外，新型蠶絲還可以變身成另一種膠囊——包裹傳感器和天線的智能食物。這難道是要把傳感器和天線吃下去的意思嗎？

沒錯，學者們在新型蠶絲的性能中發(fā)現(xiàn)了另一個了不得的潛力——它或許可以“涉足”超材料（具有人工設(shè)計的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的復(fù)合材料）。因為，這些蠶絲可以在自然界超常的頻率范圍內(nèi)與電磁輻射相互作用，并對其進行控制和捕獲。加上它們具有良好的柔韌性，新型蠶絲就成了合成超材料的理想成分。如果把這種新型蠶絲與細小的沉積金屬混合，那么它的用途和潛能還將大大增加。

那么，科學家要如何利用這種超材料呢？

答案就是，用這種新型蠶絲加工、包裝傳感器和天線，并把它們放入人體。如此一來，它們便可以廣泛收集和傳遞各種人體的健康數(shù)據(jù)和信息。比如，在醫(yī)學領(lǐng)域，醫(yī)生們診斷的速度和準確性都可以大大提高，同時，由誤診帶給病人的傷害也可以降到最低；傳感器還可以偵測食物的情況，所以，在未來食物里很可能會嵌入一個傳感器，如此一來，它便能對食物里的有害細菌、保質(zhì)期或其他與我們身體息息相關(guān)的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，并及時向我們報告。

人們完全不需要擔心這些新型材料的“身后事”。由于它們易于降解，所以不論用在哪里，都不會對環(huán)境產(chǎn)生危害。

你看，一點簡單的改變就使舊蠶絲脫胎換骨，為生物世界和科技世界創(chuàng)造了那么多與眾不同的新聯(lián)系?？纯次覀冎車?，說不定在你手邊埋伏的就是下一個“超級材料”。