棒络新妇卵袋丝氨基酸组成及其力学行为

采用氨基酸自动分析仪与电子单纤强力仪对棒络新妇(Nephila clavata)卵袋框丝与内层丝2种不同功能蜘蛛丝的氨基酸组成与力学性能进行测试研究,拟探明蛛丝组成、力学行为、性能与生物学功能之间的关系。结果表明,与卵袋框丝相比,卵袋内层丝的甘氨酸和脯氨酸含量较低,丝氨酸和极性氨基酸含量均较高,大侧链氨基酸(LC)与小侧链氨基酸(SC)的比值较高,初始模量较小,其拉伸曲线弹性区增加,屈服区很小,加强区平缓,延展性很好,拉伸行为重复性较好。

大腹圆蛛丝的形态结构

利用扫描电子显微镜分析了成熟雌性大腹圆蛛牵引丝、内外层包卵丝和蛛网框丝以及未成熟大腹圆蛛、幼蛛、Nephlia幼蛛牵引丝的形态结构特征。研究了离子刻蚀后不同成熟度蜘蛛牵引丝的形态特征 ,表明蜘蛛的成熟程度与其结构间存在着密切的关系。

大腹圆蛛包卵丝的化学组成与物理机械性能

分析了大腹圆蛛包卵丝的氨基酸组成 ,包卵丝中极性氨基酸含量较高 ,小侧基氨基酸含量较少。利用SEM及计算机图像处理技术分析了大腹圆蛛包卵丝的形态结构特征 ,包卵丝的断面形状基本为圆形 ,外层包卵丝的细度约为内层包卵丝的2倍 ,并且外层包卵丝的纤维断面内有许多无规分布的纳米级孔隙 ,经冷冻干燥后 ,孔隙率增加了 2倍左右。在此基础上 ,研究了大腹圆蛛包卵丝的拉伸机械性能、光泽和热性能 ,初步探索了性能的形成机理。大腹圆蛛内层包卵丝具有比其他功能蜘蛛丝和丝素纤维好得多的力学性能 ,其强度高、伸长率大、韧性好 ,包卵丝在光泽和热性能方面与蚕丝丝素纤维有一定的差异。

纳米再生蜘蛛包卵丝的纺制及其结构与性能

以大腹圆蛛包卵丝的六氟异丙醇(HFIP)溶液为纺丝液,采用静电纺丝的方法制得直径小于100nm的纳米再生蜘蛛包卵丝。研究结果表明,在纺丝液的质量百分比为1%的条件下,电场强度取1.0～2.5kV/㎝时,能纺制得到连续、光滑、均匀的纳米再生包卵丝,并且在研究设定的工艺条件下,电压和喷丝头与接收屏之间的距离(C-SD)对纤维的形态结构没有实质性的影响。虽然与天然包卵丝相比,纳米再生包卵丝中呈规整的β-折叠结构的分子含量较少,纤维的结晶度也较低,但它具有稳定的几何形态,在水中几乎不收缩,并且拉伸强度与天然外层包卵丝相似。

横纹金蛛卵袋丝的力学行为与生物学功能之间的关系

采用电子单纤强力仪对横纹金蛛Argiope bruennichi卵袋框丝、卵袋外覆盖层丝被与卵袋内层丝3种不同功能蜘蛛卵袋丝的力学行为进行测试研究,采用电子天平对卵袋丝的生物学功能进行量化,拟探明蜘蛛卵袋丝的力学行为与生物学功能之间的关系。结果表明,与卵袋框丝相比,卵袋内层丝负荷-位移曲线弹性区增加、屈服区小、加强区平缓、延展性好;卵袋框丝具有反复拉伸的特性,力学行为重复性好;卵袋框丝、卵袋内层丝和卵袋外覆盖层丝被的屈服点和断裂点负荷均远大于卵块重量,说明雌蛛在后代的保护方面投入巨大; 3种卵袋丝均满足各自生物学或生态学功能对其断裂点负荷、延展性等力学性能的要求。这对人们进行新型纤维材料的仿生设计具有重要的指导意义。

桂天蛾包卵丝的成分、结构和性质的研究

针对桂天蛾包卵丝成分、结构和性质进行研究,扫描电镜形态分析表明该丝横向尺寸分布为2～20μm,形状多样;能谱分析表明其主要元素为C、N、O,同时含有少量的金属元素Na、K、Ca等;红外光谱分析确认最强特征吸收峰为酰胺Ⅰ带1 658 cm-1,次强为酰胺Ⅱ带1 518 cm-1,表明该丝的基本组成物质为蛋白质,同时可以发现酰胺Ⅲ谱带1 239 cm-1;从X衍射线可以看到2个强度较小的漫衍射峰,说明可能存在晶体结构.文中将该丝与棉花纤维与蜘蛛丝进行了比较,并给出了它们之间的差异.

悦目金蛛和棒络新妇卵袋丝物理化学结构表征及其力学性能研究

蜘蛛丝是一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,它特有的结构和性能与其生物学功能密切相关。作者采用氨基酸自动分析仪、傅立叶转换红外光谱仪、扫描电镜和电子单纤强力仪对悦目金蛛(Argiope amoena)和棒络新妇(Nephila clavata)的卵袋丝进行了物理化学结构表征与力学性能的研究,结果表明两种蜘蛛卵袋均由微米级柱状腺丝、大壶状腺丝、亚微米级或纳米级葡萄状腺丝构成。卵袋丝的表面形貌特征、极性氨基酸含量、大侧链与小侧链氨基酸的比值、无定型区、β-折叠结构与结晶结构的含量等氨基酸组成种类与蛋白质二级结构特征,均满足各自生物学功能对断裂强度、延展性、初始模量等力学性能的要求。

两种不同功能蜘蛛丝的物理化学结构表征与力学性能

蜘蛛丝是一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,它特有的结构和性能与其生物学功能密切相关.采用氨基酸自动分析仪、傅立叶转换红外光谱仪、单纤强力仪和电子显微镜对棒络新妇(Nephila clavata)卵袋框丝(纺自大壶状腺)与内层丝(纺自柱状腺)两种不同功能蜘蛛丝的物理化学结构表征、力学行为与性能进行测试研究.结果表明这两种蜘蛛丝的氨基酸组成和蛋白二级结构与其力学行为与性能相一致,蜘蛛丝似乎呈现出一定的机械性能,以适应其不同的功能要求,这对人们进行新型安全防护材料的仿生设计将有重要的指导意义.