當蜘蛛人一張手，
咻！蜘蛛絲就這麼牢牢地黏在高樓上，
承受著蜘蛛人的體重，讓他在城市的上空盪來盪去。
現實中，蜘蛛絲也被許多科學家認為是最強韌的纖維，
甚至電影演的都有可能實現！
就和小編一起探究蜘蛛絲的奧妙吧！
咻！蜘蛛絲就這麼牢牢地黏在高樓上，
承受著蜘蛛人的體重，讓他在城市的上空盪來盪去。
現實中，蜘蛛絲也被許多科學家認為是最強韌的纖維，
甚至電影演的都有可能實現！
就和小編一起探究蜘蛛絲的奧妙吧！
Photo credit: Bill Toenjes via Flickr. CC BY NC ND 2.0
蜘蛛絲在許多科學家的眼中，是非常迷人且精細的天然材料，抗拉強度幾乎可與鋼媲美，卻又有橡膠般的彈性，甚至比防彈衣的合成纖維——克維拉(Kevlar)來得強韌。
其主要成分為絲蛋白(Fibroin)，屬於蛋白質的一種。與生物體內其他常見的蛋白質相比，絲蛋白具有截然不同的氨基酸組成，且不斷重複相同的氨基酸序列(Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala)n，幾乎佔了整個絲蛋白的90％以上。其中「Gly」甘胺酸（Glycine, C2H5NO2）可增強分子間的作用力，使分子相互緊密接合，纖維的強度也就越大，蜘蛛絲的韌性便是基於此。另外，氨基酸序列紊亂處也會互相糾纏，使蜘蛛絲具有良好的延展性。
Photo credit: Wikimedia
當蜘蛛分泌出高濃度的絲蛋白溶液，會儲存在腹部的紡絲腺中，通過紡絲管擠出絲疣時，因壓力作用、水含量、酸鹼度和濃度等環境條件的改變，使絲蛋白分子迅速組裝且整齊、緊密地排列，結構變成不溶於水的疏水性固態絲蛋白，也就是所謂的「蜘蛛絲」。（註：疏水性是指分子會與水相互排斥的性質。）
Photo credit: schuetz-mediendesign via pixabay CC0
然而，正是此步驟讓科學家無法順利合成人造蜘蛛絲！
雖然科學家已經成功從蜘蛛身上取出製造絲蛋白的基因，並將取出的基因植入細菌中，加以培養、增值，成功製造出會分泌絲蛋白溶液的細菌，但只要濃度、壓力、酸鹼等等使絲蛋白形成強韌絲的條件缺一，液態絲蛋白就很難合成固態的蜘蛛絲。
直到2015年，生物化學家Anna Rising和Jan Johansson找到了一種方法來模仿蜘蛛吐絲的情景。首先，他們製作了一種絲蛋白溶液，濃度高達50％，非常接近蜘蛛腺體中的濃度。接著，他們將溶液放入末端變窄的細管中，開口對準裝有酸性溶液的燒杯，模擬絲蛋白通過紡絲管，受擠壓噴射而出的情景，並降低其pH值，使絲蛋白分子重新排列，緊密連接，形成固態的絲蛋白，也就是人造蜘蛛絲。
Photo credit:Marlene Andersson
▲ 絲蛋白溶液遇到酸性溶液時，pH值下降並形成強韌的蜘蛛絲
雖然他們合成的人造蜘蛛絲強度只有天然蜘蛛絲的三分之一左右，但這項實驗的成果為新材料研發開闢了新道路。
因蜘蛛絲同時兼具強度和彈性，若成功量產人造蜘蛛絲，在醫學上，可用作手術的縫合線；軍事上，可用於防護裝備；甚至是工業，也可用於製造堅固且輕便的交通工具部件，包括飛機和汽車。
或許，像蜘蛛人一樣在高樓大廈間盪來盪去，也不是夢！
By 覺得爆雷弟湯姆好可愛的 Ti 小編
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參考資料：
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2658765/
https://www.sciencenewsforstudents.org/article/how-spin-synthetic-spider-silk
https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=57945
