关于栉蚕喷射黏液的新发现可能彻底改变可持续材料设计。研究结果揭示了一种天然存在的蛋白质结构——该结构在澳大利亚、新加坡和巴巴多斯等地的物种中历经近4亿年进化仍高度保守——如何实现黏液从液态到纤维态的转变及可逆过程。这项发现有望启发新一代可回收生物塑料的研发。
领导该研究的绿色化学领域加拿大研究讲席教授、化学教授马修·哈林顿表示："自然界早已掌握了制造兼具强度与可回收性材料的方法。通过破译天鹅绒虫粘液的分子结构，我们离复制这种高效特性用于日常材料又近了一步。"
天鹅绒虫是栖息于南半球潮湿森林中类似毛虫的小型生物，它们通过喷射粘液捕获猎物。这种粘液喷出后会迅速硬化成强度媲美尼龙的纤维，且遇水即溶并能重新制成新纤维。在此之前，这种可逆特性背后的分子机制始终成谜。
哈林顿团队运用蛋白质测序和AI驱动的结构预测工具（2024年诺贝尔奖成果AlphaFold），在粘液中识别出与免疫系统细胞受体功能相似的未知蛋白质。研究人员认为，在纤维形成过程中，这些受体蛋白负责连接大型结构蛋白。通过比较3亿8千万年前分化的两个天鹅绒虫子类群，团队证实了该蛋白的进化意义和功能相关性。
可回收材料的蓝图
传统塑料和合成纤维通常以石油基前体为原料，其制造和回收过程需要消耗大量能源，往往涉及热处理或化学处理。而天鹅绒虫仅通过简单的机械力——拉伸牵引，就能利用生物可再生前体生成高强度耐用纤维，且后续溶解再利用不会产生有害副产品。
哈林顿指出："显然，可溶于水的塑料瓶应用有限，但通过调整这种结合机制的化学特性，我们可以解决该问题。"
本研究由麦吉尔大学和新加坡南洋理工大学的研究人员共同完成。团队的下个挑战是通过实验验证结合作用，并探索该原理能否应用于工程材料领域。