Research press release

高強度の人工スパイダーシルクを作る

Nature Chemical Biology

Spinning stronger synthetic spider silk

強度の高い人工的なクモの糸(スパイダーシルク)を製造する新しい方法が、今週掲載される。スパイダーシルクは用途が多彩な生分解性材料として有望であるが、これまで天然のものと同じ特性を持つ人工品を製造することは難しかった。

スパイダーシルクは、タンパク質分子が長くつながった鎖によって作られている。シルクの生成に用いられるタンパク質は、絹糸腺内で極めて高濃度の溶液の形で貯留されている。クモは、糸を出すとき、細い管からそのタンパク質溶液を分泌する。この管沿いに酸性度が変化して圧力が上昇することにより、タンパク質分子は連結され、シルク繊維を形成する鎖になる。

クモが糸を作る方法にヒントを得たJan Johansson、Anna Risingたちは、クモの絹糸腺内でシルクのタンパク質(シルクプロテイン)が遭遇する細い管および酸性度変化を模倣した製糸装置を考案した。特殊なタンパク質(2種類の天然シルクプロテインのハイブリッドであり、高度に濃縮された形で製造することができる)にこの装置を用いると、強度および弾性が他の人工シルクを上回る人工スパイダーシルクが得られた。その強度は天然のスパイダーシルクとほぼ同等であった。

研究チームによれば、この方法で製造される生分解性シルクは、天然のスパイダーシルクと比較して安価で入手しやすく、高性能の繊維素材や高度な医療装置などに応用されるシルクの大量生産が見込まれるという。

A new method for producing stronger artificial spider silk is reported in a study published online this week in Nature Chemical Biology. Spider silk is an attractive biodegradable material for many different applications, but producing artificial silk with the same properties as natural silk has historically been difficult.

Spider silk is made up of long chains of linked protein molecules. Inside silk glands, the proteins used to make the silk are kept in a very concentrated solution. When spinning silk, the spider secretes the protein solution through a narrow duct. Along the length of this duct, the acidity changes and the pressure increases, causing the protein molecules to link up in the chains that form the silk fiber.

Inspired by the way that spiders spin silk, Jan Johansson, Anna Rising and colleagues designed a spinning device that mimics the narrow duct and acidity changes met by silk protein in spider glands. Using this device on a special protein - a hybrid of two natural silk proteins that can be manufactured in a highly concentrated form - enabled the authors to produce artificial spider silk that has greater strength and elasticity than other artificial silks, and that is nearly as strong as natural spider silk.

The authors note that the biodegradable silk produced by this method is cheaper and easier to obtain than natural spider silk, and will potentially allow for the production of large amounts of silk for applications such as high-performance textiles and advanced medical devices.

doi: 10.1038/nchembio.2269

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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