玩了四十年蜘蛛絲 現在他想用它來給人治病

材料牛注：今天給大家簡單介紹一位蜘蛛俠，絕對的蜘蛛俠，必須的蜘蛛俠。

牛津大學某棟樓的樓頂有一個豪宅，里面住著我們今天的主人公， Fritz Vollrath 教授飼養的蜘蛛。想象一下一個改造的溫室的天花板上密密麻麻都是肥嘟嘟的金絲圓蛛。啥？你說你害怕蜘蛛？？？Vollrath教授說了，“我理解不了蜘蛛恐懼癥”。這位德國血統的老先生研究了蜘蛛將近40年，對蜘蛛的力量推崇備至。蜘蛛可以把液體蛋白質紡成絲，比鋼還硬，比鐵還強，同時還能奇跡地保持彈性。如此高效的過程對于蜘蛛來說耗能極少，許多蜘蛛還可以吃掉舊網吐出新網。他們的口號是：勤儉持家，從蜘蛛做起！讓我們欣賞一下老人家和蜘蛛的合影，兩位寶寶，你們辛苦了！！！

Vollrath 教授的目標是向蜘蛛拜師學藝，造福全人類。他現在正在制造一種用來運輸再生藥物的絲狀載體。聽不懂嗎？就是一艘超級小的航空母艦，可攜帶各種尖端武器，消滅病痛，消滅一切創傷，不管是外傷還是內傷。他們的口號是，只治傷，不留疤！

還記得那是20世紀60年代，Vollrath 教授當時還是牛津大學的學生，風華正茂，迷倒萬千少女。他最初的工作集中在信鴿的飛行模式上，你猜他的導師是誰，告訴你，諾貝爾獎獲得者----Nikolaas Tinbergen。聰明的年輕人總是有很多想法，Vollrath也不例外，他很快對蜘蛛產生了濃厚的興趣，而當時整個學術界根本沒有認識到蜘蛛的價值。看吧，大牛就是大牛，可以開創一個全新的領域。

Vollrath在1976年發表了第一篇關于蜘蛛的論文，緊接著一發不可收拾，發表了一連串開創性的論文，自此聲名鵲起。正所謂一人得道，雞犬升天，蜘蛛絲一躍成為科學家的座上賓，風光無限。給大家膜拜一下Vollrath的論文插圖，音樂響起。。。（起來，不愿做奴隸的人們）

是不是油然而生一個字“這是啥，這都是啥”。萬能的小強告訴你好了：這是Vollrath受美國軍隊委托，進行的一個研究。三張圖片呢，是蜘蛛寶寶在分別嗑了benzedrine（苯異丙胺，有一個藥叫安非他明，就是這位仁兄）、caffine（嗑藥怎么能少了這位呢，大名鼎鼎的咖啡因，偷偷告訴你，部分糖漿藥里含有這個東西喔，大量飲用一樣會上癮的）和marijuana（大麻，不多說了）后辛勤編網的示意圖。怎么樣，說明白了不？（整理一下發型）

蜘蛛絲，是不是很常見，又很陌生。偉大人物的偉大之處往往在于能識人所不察，能專人所不取。幾千年的文明史，在蘋果樹下休息的指定不止牛頓一個，但發現萬有引力的僅此一人。孔子說，不懂就要問，是知也。萬能的工科小強就來給你說道說道，蜘蛛絲的那些事。

人們所見的蜘蛛并非由一種蜘蛛絲組成 , 而是由幾種分別來自體內 7 個不同腺體的絲組成 , 其氨基酸組成不同, 性能不同 , 用途也不同。蜘蛛通常由一條牽引絲為安全絲 , 以便從網上墜落下去后可順拖絲爬上 。大圓網中起骨架作用的結構材料也是這種絲 , 它具有十分優良的綜合力學性能, 既有強度 , 又有韌性, 即兼有 Kevlar 和尼龍的優點 。牽引絲是材料科學家注意力最集中的焦點 , 牽引絲較粗 , 直徑數量級為1μ m , 仍遠小于蠶絲。蜘蛛絲中較細的直徑只有100nm 的數量級,是真正的納米纖維。孔子說過，誰掌握了納米，誰就掌握了21世紀發展的主動權。知道蜘蛛絲為什么這么厲害了吧。

我問小伙伴，蜘蛛絲是什么顏色？白色？透明？小強說是金黃色，下次碰到記得仔細觀察喔，透明的金黃色。為了讓大家直觀理解蛛絲的物理化學性質，小強把其和蠶絲相比，列表如下：

五十六個優點，匯成一句話，蛛絲就是鄰居家的孩子，德智體美勞全面發展。眼饞沒用，這是基因決定的。讓我們再來膜拜一下這位長腿歐巴。

怎么樣，現在再看，有沒有一種朝圣者的虔誠。

有的寶寶就好奇了，為什么蜘蛛絲這么棒呢？放心，小強是工科生啦，一定會對我發表的問題負責的，負責到底那種。Vollrath進一步分析，發現，蜘蛛絲的蛋白質機構有一種獨特的定向作用，可以使其在外力的作用下發生變形，變形金剛那種變形。Vollrath發現，金色圓蛛可以制造七種蛛絲--就像七個葫蘆娃似的，各有神通。蜘蛛也需要娛樂活動啊，他們利用拖絲來蕩秋千。拖絲是一種可用來制作生物醫學植入物的理想模型，它可以在提供預定目標的同時保持彈性和超高強度。下面給大家隆重介紹蛛絲七兄弟，蜘蛛網家的，都是有頭有臉的人物。

這么好的東西，一定要大批量生產，造福全人類。理想很豐滿，現實很骨感。大批量獲取天然蜘蛛絲幾乎是不可能的，因為，把蜘蛛麻醉之后，一次只能取出一根線。孔子說，有圖有真相，給你們看看，蜘蛛寶寶貢獻自己蛛絲的時候有多么不容易。

插圖畫外音：一堆釘子把寶寶固定住，然后用一個小紡輪一點點把絲拉出來。寶寶心里苦，但我不說。(ˉ﹃ˉ)

那為什么不大量養殖呢？你以為是蜜蜂啊，蜘蛛可是會吃同類的喔，今天一看10萬只，明天剩2萬只了，一個個的，全是吃貨。

機靈的小伙伴就說了，用蠶啊，蠶給我們造了幾千年衣服了，兢兢業業，還可以規模化養殖，多好。你都能想到的東西，Vollrath這么聰明的大腦肯定想到了啊。蠶絲不行喔，蠶絲可沒有那么強的硬度喔，蠶絲含有一種有毒的膠水，用在生物醫學上會出大麻煩的。孔子說過，天上老頭子給你關上一扇門的同時，會為你打開一扇窗。Vollrath發現了一種蠶，這種蠶所吐蠶絲中蛋白質的蛋白質圖譜和蛛絲很相似。他就把蠶絲的蛋白質排列成蜘蛛拖絲的結構，然后通過溶解除去有毒的膠水，得到了清潔的高硬度材料，命名為Spidrex。

需要指出的是，蜘蛛絲的最佳應用領域當屬醫學領域。從古希臘開始，就已經有人把蜘蛛網涂覆在傷口表面來止血和防止感染。Vollrath受此啟發，在一系列動物體內注射蜘蛛絲的輔料，發現他們可以在宿主組織中無縫愈合。蜘蛛絲生物相容性非常好，傷口沒有表現任何排斥反應。蜘蛛絲可降解，這意味著隨著傷口的愈合，輔料會自動消失。想象一下，你不小心劃到手了，對象站出來，拿出一個小瓶子，“不怕，我們有蛛蛛絲”，滋滋一噴，好感人的有木有！！！還省去了揭創可貼的麻煩，你一定知道，創可貼使用麻煩還是小事，關鍵是真疼啊。孔子說，高屋建瓴，才能看得更遠。我們用一個圖來簡單了解一下蜘蛛絲在醫學方面的應用。

孔子說，學而優則辦公司。Vollrath就創辦了一個公司：牛津生物材料。他先后嘗試把Spidrex用在人造骨頭、敷料、手術縫合線等，最終落腳在膝蓋移植上。在美國，每年都有60萬次膝蓋移植，總價值130億，是美元哦。還沒完，專家說了，這個數據還在急劇上升。需求決定市場，Vollrath老先生還是很有經濟頭腦的。Vollrath曾犀利地指出：“關于軟骨，我們現在什么都沒有。只有一堆塑料，不好使，不好使”。植入后，最終還要取出來，就導致很多并發癥，病人苦不堪言。Vollrath領導的團隊推出了他們的二代產品，Orthox，在Spidrex基礎上制造的可塑材料，可以制作成型之后用來替換膝蓋軟骨，并可作為生物相容性良好的支架，組織可以在其上再生。團隊的目標是，在五年之內，制造出可以替換原生軟骨的植入物。

功德無量，我給90分，剩下10分怕他們驕傲！

參考資料：

1. CNN報道：http://edition.cnn.com/2016/05/24/health/healing-powers-of-a-spiders-web/index.html
2. 袁小紅. 蜘蛛絲的研究進展及應用[J]. 北京紡織, 2005(5):30-32.
3. 劉海洋,王偉霞, 劉長軍,等. 紡織新材料——蜘蛛絲[J]. 紡織導報, 2004(1):28-30.
4. spider ecophysiology. 英文巨著，主編 Wolfgang Nentwig，共509頁，ISBN：978-3-642-33988-2
5. The man with the spider. Mohamad Atif Slim.?Nature 530, 248 (11 February 2016)，doi:10.1038/530248a
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