你会穿肌肉纤维制成的衣服吗?用它们来系鞋带，甚至作为腰带佩戴?听起来可能有点奇怪，但如果这些纤维在断裂前能承受比棉花、丝绸、尼龙甚至防弹背心中使用的材料更多的能量，那为什么不呢?
别担心，这种肌肉可以在不伤害任何动物的情况下产生。
圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的研究人员开发了一种合成化学方法来聚合工程微生物内部的蛋白质。这使微生物能够产生高分子量肌肉蛋白肌联蛋白，然后将其纺成纤维。
他们的研究于 8 月 30 日星期一发表在《自然通讯》杂志上。
此外：“它的生产既便宜又可扩展。它可以实现人们以前想到的许多应用，但使用天然肌肉纤维，”能源、环境与化学工程系教授张福中说。现在，这些应用可能会在不需要实际动物组织的情况下实现。
张的实验室生产的合成肌肉蛋白是肌联蛋白，肌肉组织的三大蛋白质成分之一。其机械性能的关键是肌联蛋白的大分子尺寸。“这是自然界中已知最大的蛋白质，”生物和生物医学科学系博士生、该论文的第一作者卡梅伦萨金特和能源、环境与化学系最近的博士毕业生克里斯托弗鲍文说。工程。
张说，长期以来，人们一直对肌肉纤维感兴趣。研究人员一直在尝试为各种应用设计与肌肉具有相似特性的材料，例如软机器人。“我们想知道，'为什么我们不直接制造合成肌肉?'”他说。“但我们不会从动物身上收获它们，我们将使用微生物来做到这一点。”
为了规避一些通常会阻止细菌产生大蛋白质的问题，研究小组设计了细菌，将蛋白质的较小片段拼凑成大约 2 兆道尔顿大小的超高分子量聚合物 - 大约是平均大小的 50 倍细菌蛋白质。然后他们使用湿纺工艺将蛋白质转化为直径约 10 微米或人类头发十分之一粗细的纤维。
该小组与能源、环境与化学工程系教授 Young Shin Jun 和西北大学机械工程系教授 Sinan Keten 合作，然后分析了这些纤维的结构，以确定使它们将卓越的韧性、强度和阻尼能力或将机械能作为热量散发的能力的独特组合。
除了花哨的衣服或防护盔甲(同样，这种纤维比防弹背心中使用的材料更坚固)，萨金特指出，这种材料还有许多潜在的生物医学应用。因为它与肌肉组织中发现的蛋白质几乎相同，所以这种合成材料可能具有生物相容性，因此可能是缝合线、组织工程等的绝佳材料。
张的研究团队并不打算停止使用合成肌肉纤维。未来可能会拥有更多由其微生物合成策略支持的独特材料。Bowen、Cameron 和 Zhang 已根据这项研究提交了专利申请。
“该系统的美妙之处在于它确实是一个可以在任何地方应用的平台，”萨金特说。“我们可以从不同的自然环境中获取蛋白质，然后将它们放入这个平台进行聚合，并为具有更大可持续性的各种材料应用创造更大、更长的蛋白质。”
