Abstract

A spiderweb is one of the strongest natural materials. The strength of its filaments can reach 1.3–1.5 GPa, which is comparable to the strength of steel. Its toughness reaches enormous values of 194–283 MJ/m³; therefore, textiles based on spider yarns may be promising in the production of composite materials for aircraft and automobiles. Spiderweb fibers have high biocompatibility and antibacterial properties, support cell viability, and do not cause an immune response. Thus, they can be used for manufacturing three-dimensional porous cell scaffolds for tissue engineering purposes. The undoubted advantages of spiderweb fibers include the fact that they do not melt. Therefore, textile products made of spider silk can be used for the production of military equipment. Unfortunately, mass production of spider silk using breeding of spiders is not possible. In this regard, development of synthetic analogues using recombinant DNA technology is of current interest. In order to create the technology for manufacturing artificial silk fiber and medical materials, this review presents the main findings in studying the rheological properties of solutions of spidroin (the main web material) and silk fibroin. These findings demonstrated how structural transformations of spidroin are induced by a change in the pH, salt content, and shear stress, and determine its ability for self-organization in aqueous solutions. An analysis of the most important studies of wet, dry–wet spinning, and electrospinning of fibers is presented, as is a comparison of the mechanical properties of the fibers of recombinant spidroin and natural spider fibers. Significant recent successes in this area allow us to advance toward the creation of a new generation of fibrous materials.

中文翻译：

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用于医学和组织工程的高级重组和再生丝材料

摘要

蜘蛛网是最坚固的天然材料之一。其细丝的强度可以达到1.3–1.5 GPa，与钢的强度相当。其韧性达到194–283 MJ / m ^3的巨大价值; 因此，基于蜘蛛纱的纺织品在飞机和汽车复合材料的生产中可能很有希望。蜘蛛网纤维具有高生物相容性和抗菌性能，支持细胞活力，并且不会引起免疫反应。因此，它们可用于制造用于组织工程目的的三维多孔细胞支架。蜘蛛网纤维的无疑优点包括它们不熔化的事实。因此，由蜘蛛丝制成的纺织品可用于军事装备的生产。不幸的是，不可能利用蜘蛛的繁殖大规模生产蜘蛛丝。在这方面，当前关注使用重组DNA技术开发合成类似物。为了创建用于制造人造丝纤维和医用材料的技术，本综述介绍了研究蜘蛛丝蛋白（主要网状材料）和丝素蛋白溶液的流变特性的主要发现。这些发现证明了spidroin的结构转变是如何通过pH，盐含量和剪切应力的变化诱导的，并确定了其在水溶液中的自组织能力。本文介绍了对纤维的干，湿，湿纺和电纺最重要的研究，并对重组蜘蛛丝蛋白和天然蜘蛛纤维的机械性能进行了比较。最近在该领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的生产迈进。这篇综述介绍了在研究spidroin（主要纤维网材料）和丝素蛋白溶液的流变特性方面的主要发现。这些发现证明了spidroin的结构转变是如何通过pH，盐含量和剪切应力的变化诱导的，并确定了其在水溶液中的自组织能力。本文介绍了对纤维的干，湿，湿纺和电纺最重要的研究，并对重组蜘蛛丝蛋白和天然蜘蛛纤维的机械性能进行了比较。最近在这一领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的发展迈进。这篇综述提出了在研究spidroin（主要的网状材料）和丝素蛋白溶液的流变特性方面的主要发现。这些发现表明，spidroin的结构转变是如何通过改变pH值，盐含量和剪切应力来诱导的，并确定其在水溶液中的自组织能力。本文介绍了对纤维的干，湿，湿纺和电纺最重要的研究，并对重组蜘蛛丝蛋白和天然蜘蛛纤维的机械性能进行了比较。最近在该领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的生产迈进。这些发现表明，spidroin的结构转变是如何通过改变pH值，盐含量和剪切应力来诱导的，并确定其在水溶液中的自组织能力。本文介绍了对纤维的干，湿，湿纺和电纺最重要的研究，并对重组蜘蛛丝蛋白和天然蜘蛛纤维的机械性能进行了比较。最近在该领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的生产迈进。这些发现证明了spidroin的结构转变是如何通过pH，盐含量和剪切应力的变化诱导的，并确定了其在水溶液中的自组织能力。本文介绍了对纤维的干，湿，湿纺和电纺最重要的研究，并对重组蜘蛛丝蛋白和天然蜘蛛纤维的机械性能进行了比较。最近在该领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的生产迈进。比较重组蜘蛛丝蛋白纤维和天然蜘蛛纤维的机械性能。最近在该领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的生产迈进。比较重组蜘蛛丝蛋白纤维和天然蜘蛛纤维的机械性能。最近在该领域取得的重大成就使我们能够朝着新一代纤维材料的生产迈进。