中国、ケブラーの6倍の強度を持つ超強靭なシルク繊維を開発

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中国の科学者らは、遺伝子組み換えカイコから初めて完全なクモ糸繊維を合成した。この繊維はケブラーなどの「ほとんどの天然繊維や合成繊維」よりも強度が高い。

遺伝子組み換えカイコが生産したクモ糸。写真：ミ・ジュンペン — 遺伝子組み換えカイコが生産したクモ糸。写真：*ミ・ジュンペン*

上海東華大学の科学者たちは、9月20日に学術誌「Matter」に掲載された研究で、クモ糸繊維が優れた引張強度と並外れた靭性を備えていることを報告した。クモ糸の靭性はケブラー繊維の6倍、引張強度（伸ばした際の張力に耐える能力）はナイロンよりも高い。研究の筆頭著者である米俊鵬氏は、この新しい繊維は外科用縫合糸、防弾服、スマートマテリアル、航空宇宙技術など、幅広い用途に利用できると述べた。

研究チームは遺伝子編集ツールCRISPR-Cas9を用いて、クモ糸タンパク質の遺伝子をカイコの卵に組み込むことで遺伝子改変を行いました。この改変により、カイコの眼は蛍光顕微鏡下で光るようになりました。遺伝子改変されたカイコがクモ糸タンパク質を生産することを確認するために、研究者たちはまず糸の構造をより深く理解する必要がありました。そこで、実験で既に検証済みの糸の構造モデルを使用しました。

ミ氏によると、大きな課題の一つは、クモのタンパク質をカイコのタンパク質と相互作用させるためにどのように「局在化」させるかを見つけることだった。モデリングによって、効率的な統合を実現するためにどのような改変が必要かをより深く理解することができた。さらにミ氏によると、改変に成功したカイコを集めることも困難だった。数匹の遺伝子組み換えカイコを得るのに最大100個の卵が必要だったからだ。カイコは「1日に複数回摂食する」ため、定期的なケアも必要だった。

クモの糸は環境に優しく、ナイロンやケブラーなどの合成繊維よりも強度と柔軟性に優れています。合成繊維は生産に多大なエネルギーを必要とし、環境を汚染します。また、カイコが生産する天然シルクよりも強度が高く、脆くありません。しかし、クモは共食いをするため、大量に飼育することができないという理由から、クモの糸の大量生産は困難です。

人工クモ糸は、最先端の製造方法を用いても天然の構造を完全に模倣することはできないため、理想的とは言えません。研究者たちは糸の紡糸メカニズムを完全に理解していないからです。また、シルクには天然の保護クチクラがあり、人工的な方法では模倣できません。カイコやクモの腺にも同様の特性があるため、研究チームが製造したシルクは、その構造と保護特性を維持しています。

将来的には、ミ氏と同僚らは合成アミノ酸を使って絹糸を改良し、より耐久性のある絹糸を生産する予定だ。

アン・カン（ SCMPによると）

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