玩了四十年蜘蛛丝 现在他想用它来给人治病

材料牛注：今天给大家简单介绍一位蜘蛛侠，绝对的蜘蛛侠，必须的蜘蛛侠。

牛津大学某栋楼的楼顶有一个豪宅，里面住着我们今天的主人公， Fritz Vollrath 教授饲养的蜘蛛。想象一下一个改造的温室的天花板上密密麻麻都是肥嘟嘟的金丝圆蛛。啥？你说你害怕蜘蛛？？？Vollrath教授说了，“我理解不了蜘蛛恐惧症”。这位德国血统的老先生研究了蜘蛛将近40年，对蜘蛛的力量推崇备至。蜘蛛可以把液体蛋白质纺成丝，比钢还硬，比铁还强，同时还能奇迹地保持弹性。如此高效的过程对于蜘蛛来说耗能极少，许多蜘蛛还可以吃掉旧网吐出新网。他们的口号是：勤俭持家，从蜘蛛做起！让我们欣赏一下老人家和蜘蛛的合影，两位宝宝，你们辛苦了！！！

Vollrath 教授的目标是向蜘蛛拜师学艺，造福全人类。他现在正在制造一种用来运输再生药物的丝状载体。听不懂吗？就是一艘超级小的航空母舰，可携带各种尖端武器，消灭病痛，消灭一切创伤，不管是外伤还是内伤。他们的口号是，只治伤，不留疤！

还记得那是20世纪60年代，Vollrath 教授当时还是牛津大学的学生，风华正茂，迷倒万千少女。他最初的工作集中在信鸽的飞行模式上，你猜他的导师是谁，告诉你，诺贝尔奖获得者----Nikolaas Tinbergen。聪明的年轻人总是有很多想法，Vollrath也不例外，他很快对蜘蛛产生了浓厚的兴趣，而当时整个学术界根本没有认识到蜘蛛的价值。看吧，大牛就是大牛，可以开创一个全新的领域。

Vollrath在1976年发表了第一篇关于蜘蛛的论文，紧接着一发不可收拾，发表了一连串开创性的论文，自此声名鹊起。正所谓一人得道，鸡犬升天，蜘蛛丝一跃成为科学家的座上宾，风光无限。给大家膜拜一下Vollrath的论文插图，音乐响起。。。（起来，不愿做奴隶的人们）

是不是油然而生一个字“这是啥，这都是啥”。万能的小强告诉你好了：这是Vollrath受美国军队委托，进行的一个研究。三张图片呢，是蜘蛛宝宝在分别嗑了benzedrine（苯异丙胺，有一个药叫安非他明，就是这位仁兄）、caffine（嗑药怎么能少了这位呢，大名鼎鼎的咖啡因，偷偷告诉你，部分糖浆药里含有这个东西喔，大量饮用一样会上瘾的）和marijuana（大麻，不多说了）后辛勤编网的示意图。怎么样，说明白了不？（整理一下发型）

蜘蛛丝，是不是很常见，又很陌生。伟大人物的伟大之处往往在于能识人所不察，能专人所不取。几千年的文明史，在苹果树下休息的指定不止牛顿一个，但发现万有引力的仅此一人。孔子说，不懂就要问，是知也。万能的工科小强就来给你说道说道，蜘蛛丝的那些事。

人们所见的蜘蛛并非由一种蜘蛛丝组成 , 而是由几种分别来自体内 7 个不同腺体的丝组成 , 其氨基酸组成不同, 性能不同 , 用途也不同。蜘蛛通常由一条牵引丝为安全丝 , 以便从网上坠落下去后可顺拖丝爬上 。大圆网中起骨架作用的结构材料也是这种丝 , 它具有十分优良的综合力学性能, 既有强度 , 又有韧性, 即兼有 Kevlar 和尼龙的优点 。牵引丝是材料科学家注意力最集中的焦点 , 牵引丝较粗 , 直径数量级为1μ m , 仍远小于蚕丝。蜘蛛丝中较细的直径只有100nm 的数量级,是真正的纳米纤维。孔子说过，谁掌握了纳米，谁就掌握了21世纪发展的主动权。知道蜘蛛丝为什么这么厉害了吧。

我问小伙伴，蜘蛛丝是什么颜色？白色？透明？小强说是金黄色，下次碰到记得仔细观察喔，透明的金黄色。为了让大家直观理解蛛丝的物理化学性质，小强把其和蚕丝相比，列表如下：

五十六个优点，汇成一句话，蛛丝就是邻居家的孩子，德智体美劳全面发展。眼馋没用，这是基因决定的。让我们再来膜拜一下这位长腿欧巴。

怎么样，现在再看，有没有一种朝圣者的虔诚。

有的宝宝就好奇了，为什么蜘蛛丝这么棒呢？放心，小强是工科生啦，一定会对我发表的问题负责的，负责到底那种。Vollrath进一步分析，发现，蜘蛛丝的蛋白质机构有一种独特的定向作用，可以使其在外力的作用下发生变形，变形金刚那种变形。Vollrath发现，金色圆蛛可以制造七种蛛丝--就像七个葫芦娃似的，各有神通。蜘蛛也需要娱乐活动啊，他们利用拖丝来荡秋千。拖丝是一种可用来制作生物医学植入物的理想模型，它可以在提供预定目标的同时保持弹性和超高强度。下面给大家隆重介绍蛛丝七兄弟，蜘蛛网家的，都是有头有脸的人物。

这么好的东西，一定要大批量生产，造福全人类。理想很丰满，现实很骨感。大批量获取天然蜘蛛丝几乎是不可能的，因为，把蜘蛛麻醉之后，一次只能取出一根线。孔子说，有图有真相，给你们看看，蜘蛛宝宝贡献自己蛛丝的时候有多么不容易。

插图画外音：一堆钉子把宝宝固定住，然后用一个小纺轮一点点把丝拉出来。宝宝心里苦，但我不说。(ˉ﹃ˉ)

那为什么不大量养殖呢？你以为是蜜蜂啊，蜘蛛可是会吃同类的喔，今天一看10万只，明天剩2万只了，一个个的，全是吃货。

机灵的小伙伴就说了，用蚕啊，蚕给我们造了几千年衣服了，兢兢业业，还可以规模化养殖，多好。你都能想到的东西，Vollrath这么聪明的大脑肯定想到了啊。蚕丝不行喔，蚕丝可没有那么强的硬度喔，蚕丝含有一种有毒的胶水，用在生物医学上会出大麻烦的。孔子说过，天上老头子给你关上一扇门的同时，会为你打开一扇窗。Vollrath发现了一种蚕，这种蚕所吐蚕丝中蛋白质的蛋白质图谱和蛛丝很相似。他就把蚕丝的蛋白质排列成蜘蛛拖丝的结构，然后通过溶解除去有毒的胶水，得到了清洁的高硬度材料，命名为Spidrex。

需要指出的是，蜘蛛丝的最佳应用领域当属医学领域。从古希腊开始，就已经有人把蜘蛛网涂覆在伤口表面来止血和防止感染。Vollrath受此启发，在一系列动物体内注射蜘蛛丝的辅料，发现他们可以在宿主组织中无缝愈合。蜘蛛丝生物相容性非常好，伤口没有表现任何排斥反应。蜘蛛丝可降解，这意味着随着伤口的愈合，辅料会自动消失。想象一下，你不小心划到手了，对象站出来，拿出一个小瓶子，“不怕，我们有蛛蛛丝”，滋滋一喷，好感人的有木有！！！还省去了揭创可贴的麻烦，你一定知道，创可贴使用麻烦还是小事，关键是真疼啊。孔子说，高屋建瓴，才能看得更远。我们用一个图来简单了解一下蜘蛛丝在医学方面的应用。

孔子说，学而优则办公司。Vollrath就创办了一个公司：牛津生物材料。他先后尝试把Spidrex用在人造骨头、敷料、手术缝合线等，最终落脚在膝盖移植上。在美国，每年都有60万次膝盖移植，总价值130亿，是美元哦。还没完，专家说了，这个数据还在急剧上升。需求决定市场，Vollrath老先生还是很有经济头脑的。Vollrath曾犀利地指出：“关于软骨，我们现在什么都没有。只有一堆塑料，不好使，不好使”。植入后，最终还要取出来，就导致很多并发症，病人苦不堪言。Vollrath领导的团队推出了他们的二代产品，Orthox，在Spidrex基础上制造的可塑材料，可以制作成型之后用来替换膝盖软骨，并可作为生物相容性良好的支架，组织可以在其上再生。团队的目标是，在五年之内，制造出可以替换原生软骨的植入物。

功德无量，我给90分，剩下10分怕他们骄傲！

参考资料：

1. CNN报道：http://edition.cnn.com/2016/05/24/health/healing-powers-of-a-spiders-web/index.html
2. 袁小红. 蜘蛛丝的研究进展及应用[J]. 北京纺织, 2005(5):30-32.
3. 刘海洋,王伟霞, 刘长军,等. 纺织新材料——蜘蛛丝[J]. 纺织导报, 2004(1):28-30.
4. spider ecophysiology. 英文巨著，主编 Wolfgang Nentwig，共509页，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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7. Bourzac K. Spiders: Web of intrigue. Nature, 2015, 519(7544):S4-S6