人類第一次學(xué)會剝繭抽絲,，利用生物材料紡線制衣，開創(chuàng)了一條連結(jié)東西方的絲綢之路,。從天然纖維到“六大綸”等人工纖維,，人們基于仿生原理，發(fā)明了無數(shù)種新纖維,，編織出美好生活,。而今，在纖維科技領(lǐng)域,，科學(xué)家和工程師不曾停止對生靈萬物的學(xué)習(xí)與借鑒,。在這個新的仿生時代，將辟出一條新的絲綢之路,。

　　更細(xì),、更強(qiáng)、更美

　　通常情況下,，長度比直徑大1000倍以上,，且具有一定柔韌性和強(qiáng)力的纖細(xì)物質(zhì)，就被稱為“纖維”,。

　　東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長朱美芳教授介紹,，纖維其實是人類最早開始利用的天然材料之一，也是人類最偉大的發(fā)現(xiàn)之一,，大大推動了人類文明進(jìn)步,。早在1萬多年前的原始社會，我們祖先就開始利用棉,、毛,、絲、麻等天然纖維,，之后逐漸發(fā)展出紡織技術(shù),。追溯到公元前3000多年，四大文明古國都有關(guān)于天然纖維使用和紡紗織布的記載,。距今五六千年前,，我國開始養(yǎng)蠶、取絲,、織綢,。從商代出土的文物可知,，當(dāng)時織造技術(shù)已使用多種真絲，絲綢生產(chǎn)初具規(guī)模,。至漢唐盛世,，橫貫歐亞大陸的絲綢之路，將絲綢工藝傳至波斯,、阿拉伯,、埃及，直至15世紀(jì)進(jìn)入歐洲,。

　　與天然纖維的悠長歷史相比,，化學(xué)纖維的歷史相對很短。最著名的化纖莫過于世界上第一種合成纖維,，美國杜邦公司將其命名為“尼龍(Nylon)”,。1939年，杜邦公開銷售尼龍長襪引發(fā)轟動,，搶購場面之混亂,，以至于警察出動才能維持秩序,。

　　“像蛛絲一樣細(xì),，像鋼絲一樣強(qiáng)，像絹絲一樣美”,，世人曾用這樣的語句來贊譽(yù)尼龍纖維,。盡管有點(diǎn)“過獎”，但這的確是人類對紡織纖維性能的一種期許,，至今基本未變,。

　　絲來何處？桑蠶到蜘蛛

　　春蠶吐絲,，為人馴化,，蠶絲纖維成為一種源于生物質(zhì)的原生纖維。如今,，通過基因工程改質(zhì),，這種取自大自然的纖維資源可實現(xiàn)超值應(yīng)用。因為轉(zhuǎn)基因已從“吃”到“穿”,，進(jìn)入紡織品領(lǐng)域——轉(zhuǎn)入蜘蛛蛋白基因的桑蠶絲產(chǎn)品,，纖細(xì)、柔軟,、親膚性良好,。

　　在國家生物工程重大項目支持下，我國于2003年完成第一張桑蠶基因組框架圖,，2008年又完成了桑蠶基因組精細(xì)圖譜,，桑蠶基因組測序為構(gòu)建轉(zhuǎn)基因桑蠶絲工程奠定了基礎(chǔ),。東華大學(xué)副校長俞建勇院士介紹，目前轉(zhuǎn)基因桑蠶絲就包括蜘蛛蛋白基因桑蠶絲,、彩色桑蠶絲等,。

　　例如，在桑蠶絲蛋白基因中嵌入部分源自蜘蛛包卵絲蛋白的基因,，可使得桑蠶絲蛋白中含有一定量的蜘蛛包卵絲蛋白,，改變并提升傳統(tǒng)桑蠶絲性能。桑蠶絲本身也在改良改性,，我國高等研究機(jī)構(gòu)已培育出多種彩色桑蠶絲品種,，2009年前主推了黃色品種，2009年以來已生產(chǎn)推出了黃,、綠,、紅等顏色，來自絲綢之鄉(xiāng)的高校院所正與企業(yè)聯(lián)合推進(jìn)彩色桑蠶絲及其應(yīng)用項目的產(chǎn)業(yè)化,。當(dāng)然,，現(xiàn)階段彩色蠶絲仍面臨色牢度不足的技術(shù)瓶頸，由基因工程賦予的五顏六色還不易耐久,。

　　既然蠶絲已被用了幾千年,，“蜘蛛俠”身上的蛛絲有沒有利用價值？據(jù)了解,，蜘蛛絲具有強(qiáng)度高,、彈性大、抗輻射,、熱穩(wěn)定,、耐疲勞、可降解等特性,，也是一種優(yōu)質(zhì)的天然生物材料,，在軍工、航空航天,、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價值,。但其應(yīng)用基礎(chǔ)，與蠶絲一樣,，在于認(rèn)知和掌控其蛋白基因,。

　　在蜘蛛絲蛋白基因研究領(lǐng)域，東華大學(xué)化工生物學(xué)院最近傳出消息：孟清教授課題組歷經(jīng)6年攻關(guān),，取得重大進(jìn)展,。他們在世界上首次篩選獲得了一種蜘蛛絲蛋白質(zhì)全長基因，這種基因是蜘蛛用來編碼它們的捕獲絲的,。

　　孟清介紹,，蜘蛛絲纖維由基因編碼的蛋白質(zhì)組成,，共有拖絲、捕獲絲,、鞭毛絲,、包卵絲、包裝絲,、固著絲等6個品種,。迄今，世界上只有美國加州大學(xué)課題組克隆獲得了其中的拖絲蛋白全長基因,，而中國此次取得的科研成果填補(bǔ)了又一種克隆基因的空白,。

　　據(jù)悉，東華課題組已利用蛋白質(zhì)剪接技術(shù),，建立起高效表達(dá)蛋白質(zhì)的連接系統(tǒng),，實現(xiàn)了蜘蛛絲蛋白的體外合成。同時,，他們通過靜電紡和水紡技術(shù),，初步獲得了基因工程仿生蜘蛛絲纖維。這項成果有助于進(jìn)一步解析蜘蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)和功能,，探索其成絲機(jī)理,，并制備優(yōu)良的仿生蛛絲纖維。

　　海中尋找“新絲路”

　　為人類所用的纖維來源正從陸地拓展至海洋,。同為生物質(zhì)纖維,，蠶絲、蛛絲都是生物質(zhì)原生纖維,，而來自海中的海洋生物質(zhì)纖維，則屬于生物質(zhì)再生纖維,。

　　你可能想不到,，這種纖維以藻類與蝦蟹等水產(chǎn)品外殼為原料。其具體來源很多,，包括海洋動物纖維,，如甲殼素纖維、甲殼素衍生物纖維,；以及海洋植物纖維,，如海藻酸鹽纖維、卡拉膠纖維,、瓊膠纖維等,。

　　俞建勇院士認(rèn)為，這類生物纖維既不依賴石油等化學(xué)工業(yè),，又不在栽培養(yǎng)殖中與糧食爭地,，開辟了纖維材料的第三種原料來源,，符合纖維材料綠色、環(huán)保的發(fā)展趨勢,。同時,，它們可以賦予纖維以特殊性能，如“殼聚糖纖維”具有天然的抑菌性,、生物活性,、吸附性，其純紡抑菌率達(dá)99%以上,，混紡則達(dá)75%,，每克殼聚糖纖維可吸附約66.6毫克甲醛。另外一例,，如海藻酸纖維,，天然具備阻燃性和防輻射功能，可變廢為寶,、化害為利,。

　　專家認(rèn)為，殼聚糖纖維是世上少有的天然具備無毒,、防霉,、抗菌、阻燃,、抗靜電五大功能的纖維品種,。在紡織服裝領(lǐng)域，殼聚糖纖維特別適合做床上用品,、內(nèi)衣,、襪子、毛巾等親膚性產(chǎn)品,。它還可用于醫(yī)用紡織品,、放射物質(zhì)的屏障用布、從事核工業(yè)人員的勞動防護(hù)用品,，甚至可成為煙草工業(yè)的煙草過濾嘴材料,，以及用作凈水器和特別用途的空氣過濾器材料等。

　　產(chǎn)業(yè)化方面,，生產(chǎn)殼聚糖纖維的主要原料是殼聚糖,，也就是甲殼素脫去乙酰基之后的產(chǎn)物,，而甲殼素就部分來自常見的蝦皮蟹殼,。目前，我國企業(yè)殼聚糖纖維等生物質(zhì)纖維已突破關(guān)鍵技術(shù)，并具備工業(yè)化產(chǎn)能基礎(chǔ),，總體技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先,。同樣，基于海洋藻類的百噸級海藻酸鹽纖維生產(chǎn)裝置也在企業(yè)試車成功,，相關(guān)產(chǎn)品已推向市場,。

　　據(jù)規(guī)劃，到2015年,，我國生物質(zhì)化學(xué)纖維及其原料產(chǎn)量將由2012年的300萬噸提高到510萬噸,，年均增長17%，總產(chǎn)值可逾千億元規(guī)模,。