近日，塔夫茨大学和宾夕法尼亚大学的学者揭橥了关于基于蚕丝制作的最新关键运用设备的评述，对蚕丝的天然构造、丰富的特性以及未来的运用趋势进行谈论，干系文章于2022年1月4日揭橥在《运用物理评论》(Applied Physics Review) 上。
生活中熟习的丝绸制品运用前景也十分广阔 | Pixabay 电子器件 柔性生物质料越来越多地运用在物理、化学传感器的开拓中。特殊是蚕丝，由于其光学透明性、高介电常数、可调降解性、生物相容性/降解性以及机器稳定性等特点，也已被用于瞬态电子、透明导体、电池装置的基底，以及有机场效应晶体管和储存器件等有源元件的栅极电介质等多个领域。 小型传感器能够更加精确、便捷地供应关于我们个体和周遭环境的康健信息，尤其是基于生物相容性和可调节降解性的蚕丝，制作的电子设备在利用完毕之后可以完备降解或被生物接管，或可运用于临时植入式传感器、一次性绿色电子产品和可穿着设备。 丝膜的介电性能也高度依赖于它们的结晶状态，利用高结晶度、甲醇处理的丝绸作为栅极电介质制造的五苯薄膜晶体管（TFT）就表现出了低迟滞、高偏置稳定性和低导通电压的特性。同时蚕丝既可以用作原始基质，在调度丝素蛋白溶液时也能够作为可交互的固体形式利用。尖端制造技能加上蚕丝的多功能化学构造，可实现依赖光学和/或电化学旗子暗记传导的新型传感配置。 这些传感器件从环境监测到自适应的可穿着装置领域均可运用，也使得未来新型人机界面的开拓成为可能。 光学领域 再生丝素蛋白已成功地用于制造光学器件的基底，而光学领域的广泛运用，得益于其在可见光范围内的高透明度、丰富的功能化位点和易于室温水处理性。 基于蚕丝的功能光学器件制造路线示意图 | 参考文献[1]
同时，蚕丝由于低粗糙度、纳米级加工性、强机器耐久性的特质，也成为制作纳米级光学器件的空想材料。目前，蚕丝已用于生产光子晶体、光学衍射器件、覆信壁模微谐振腔、光制动器等。
生物领域 良好的材料特性、生物相容性、降解性、可加工性以及相对温和的加工条件，使得蚕丝成为一种运用代价高的、潜力大的生物聚合物。 基于蚕丝的系统为活性治疗身分供应了一个缓释办法，掌握其β折叠晶体构培养能够实现机器性能、降解速率及药物开释速率的掌握，调度蚕丝物理化学特性，也能够实现高效的药代动力学掌握，实现靶向浸染，调节细胞内运输，从而提高治疗效果和病人的生活质量。 与其他合成聚合物比较，蚕丝对付环境可持续性和本钱效益都具备上风。它无毒、无抗原性，并可降解为氨基酸，能被人体很好地接管。蚕丝剂型可以在水性条件下和室温下加工，而无需在可能会危害活性身分的苛刻条件中产生，通过将蚕丝与其他生物质料相结合，有可能调度制剂的机器性能，创造出各种药物运送平台。 荧光改性的丝素蛋白在各种医疗环境中也同样都有运用。它常日作为一种可以被细胞吞噬的载体，用作活细胞成像或可视化体内丝素蛋白植入物的降解。近年来，已经开拓了几种制造荧光丝素蛋白的技能：丝素蛋白的化学润色、小分子荧光染料的功能化、荧光蛋白和纳米颗粒的共轭/捕获以及丝素蛋白的水热碳化到碳量子点，这些研究都为各种医学成像技能供应了材料。 食品及农业 蚕丝的可食用性也使它在农业、食品领域有广阔的运用前景。过去几年，将蚕丝纤维素运用在在食品供应链中是农业、食品安全和粮食安全领域的热门话题。 在农业领域，有研究者设计了一款丝素蛋白与海藻糖结合的种子包衣可用于提高作物产量。该种子包衣可以在土壤中封装种子，保存并开释生物肥料来促进种子萌芽，同时减弱非生物应激源。 除了促进种子萌芽，基于丝素蛋白的可食用涂料也成为一种保持作物新鲜的方法。丝素蛋白可食用、无味、透明、可生物降解、且具有出色的机器性能以及对氧气和水蒸气的低渗透性，涂层性能也能通过掌握丝素蛋白晶型以实现。 材料制备及前景 除了以上列举的几大种别中的例子，蚕丝材料在各个领域得到了相称广泛的运用潜力。再生丝素蛋白的生物相容性首先在生物医学领域投入利用，而光学透明度和易功能化特性促进了其在光学，电子学和传感等学科的遍及，乃至也作为重新设计的智能材料扩展到建筑领域。 丝绸的多种用场 | 参考文献[1]
但与所有天然材料相同，依赖蚕茧制造蚕丝的过程受环境影响极大，须要开拓专门的、受监控的、自动化的大规模生产方法，以降落批次间的差异、外部污染物和环境造成的影响。
只管基因工程技能可以实现更高的蛋白产量，但通过采取蚕茧养殖或在单细胞生物体中重组表达，终极也能实现具有新功能丝蛋白的生产。然而家蚕的纺丝过程是在其丝腺的微不雅观尺度上发生的繁芜机制，通过丝质纤维素的再生很难完备复现天然蚕丝的特性。因此，须要更好地理解天然蚕的纺纱过程，才可模拟蚕腺的原始环境，改进再生丝纤维素的特性。
参考文献 (1) Guidetti, G.; d’Amone, L.; Kim, T.; Matzeu, G.; Mogas-Soldevila, L.; Napier, B.; Ostrovsky-Snider, N.; Roshko, J.; Ruggeri, E.; Omenetto, F. G. Silk Materials at the Convergence of Science, Sustainability, Healthcare, and Technology. Appl. Phys. Rev. 2022, 9 (1), 011302. https://doi.org/10.1063/5.0060344. 作者：野外婧 编辑：靳小明 排版：尹宁流 研究团队 通讯作者照片 | https://ase.tufts.edu/biomedical/unolab/Fio.html 通讯作者 Fiorenzo Omenetto教授，塔夫茨大学Silklab的卖力人，塔夫茨大学的Frank C. Doble工程教授、生物医学工程教授，塔夫茨大学工程学院的研究院长（Dean for Research for the School of Engineering）研究兴趣是技能、生物启示材料（biologically inspired materials）和自然科学的交叉学科，研究重点是用于高科技运用的可持续材料的新变革方法（new transformative approaches for sustainable materials for high-technology applications）。 邮箱：fiorenzo.omenetto@tufts.edu 第一作者 | https://ase.tufts.edu/biomedical/unolab/Giulia.html 第一作者 Giulia Guidetti，塔夫茨大学Silklab博士后，研究领域为构造颜色，包括光学和电子成像、光谱学和光学建模（structural colours and include optical and electronic imaging, spectroscopy and optical modelling）。 论文信息 发布期刊 《运用物理评论》（Applied Physics Reviews） 发布韶光 2022年1月4日 文章标题 Silk materials at the convergence of science, sustainability, healthcare, and technology (DOI: 10.1063/5.0060344)
