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蜘蛛，蜘蛛侠，与足丝蚁: 热度 4 hypermarket 2016-5-19 15:33; 蜘蛛是一类著名的动物，经常出现在各种科普读物和自然纪录片中，即使不是专业研究的人，也大都知道它们的特点是有8条腿（4对足）、会产丝结网、捕食性（唯一已知的例外是分布于墨西哥、哥斯达黎加、危地马拉的 Bagheera kiplingi ，主要以取食金合欢树叶芽为食、偶尔取食生活在金合欢树上蚂蚁的幼虫）。和蚕丝相比，蛛丝更结实，但是由于不容易大规模饲养，而利用基因工程生成的产品丝强度也不够理想，因此蛛丝织物的获得目前仍然只能依靠采集蜘蛛、收集丝线，因而非常稀有和珍贵。目前已知最大的蛛丝织物是保存在美国自然历史博物馆的一块织物（图1），该织物主体部分长11英尺、宽4英尺，由来自于106.3万只马达加斯加络新妇蛛 Nephila madagascariensis 的蛛丝纺织而成。根据蜘蛛的特点，电影编剧创造了知名度很高的“蜘蛛侠”形象（图2）。图1. 目前世界上最大的蛛丝织物图2. 蜘蛛侠人物形象看过蜘蛛侠的人物形象后，总感觉哪里不对劲，后来发现，蜘蛛侠的丝线多是从手腕附近冒出来的，这个和蜘蛛差得远了些，蜘蛛是从腹部末端的喷丝头（spinneret）附器分泌出的丝线（图3）。喷丝头一般有1-4对，每一个喷丝头中有很多小的喷丝套管（spigot）（图4），每一个喷丝套管向内通向分泌丝线的腺体。已知的腺体类型有6种，包括梨状腺（Glandulae piriformes）、壶状腺（Glandulae ampullaceae）、葡萄状腺（Glandulae aciniformes）、管状腺（Glandulae tubuliformes）、聚合腺（Glandulae aggregatae）、冠状腺（Glandulae coronatae）。这样看来，西游记里的蜘蛛精从肚脐放出丝线更靠谱一些，至少部位是在腹部 ☺ 。图3. 蜘蛛腹部末端的喷丝头附器图4. 喷丝套管虽然蜘蛛侠的放丝部位和蜘蛛差别很大，但是在昆虫里，倒是真有也可以从作为运动器官的附肢中放丝的类群，就是足丝蚁。足丝蚁既不是蚂蚁（膜翅目蚁科Formicidae）、也不是白蚁（蜚蠊目蜚蠊总科Blattoidea白蚁领科Termitoidae），而是纺足目Embiodea（图5）。在所有昆虫的成虫中，足丝蚁的产丝能力是最强的，产丝部位在前足跗节（足丝蚁的若虫也可以在同样的部位产丝，但是产丝能力就没有鳞翅目等类群的幼虫那么突出了）。2015年，研究人员利用同步辐射显微CT（Synchrotron radiation micro computer tomography, SRCT）对足丝蚁 Haploembia solieri （图5）前足跗节的产丝构造进行了研究（图6）。图5. 足丝蚁Haploembia tarsalis，A. 长约1.2cm的雌成虫，粘附于丝表面的一些碎屑因拍摄需要已被移除；B. 图版A中移除碎屑前的样子；C. 足丝蚁在地表形成的丝网（此外也在落叶中结网），丝呈浅蓝色。图6. 足丝蚁前足跗节内部产丝腺体的显微CT重建。Bta（跗节基节basitarsomer），cc（管笼canal cage）; dc（管道duct）；glt（腺体组织gland tissue）；res（腺体贮藏器glandreservoir）；se（喷丝器silk ejector）。A.前足跗节基节内部的产丝构造；B. 包含喷丝构造在内的一个单一腺体；C. 图版B的示意。文中图片来自于互联网参考文献 Büsse S, Hornschemeyer T, Hohu K, McMillan D, Edgerly JS. 2015. The spinning apparatus of webspinners functional morphology, morphometrics and spinning behaviour. Scientific Reports 5: 9986.; 11876 次阅读|6 个评论

蚕丝的性能和生物材料学研究--专访高分子材料科学家邵正中教授: 热度 1 cntspy 2012-10-18 21:45; 蚕丝不仅是纺织丝绸的纤维原料，同时也是一种极好的生物材料。近年来，蚕丝纤维性能的改造及丝蛋白在生物医学领域的应用研究受到了越来越多的关注。 6月29日下午，复旦大学江湾校区的先进材料实验室里，我作为生物谷的通讯员就蚕丝以及丝蛋白在生物材料学领域的研究概况和生物医学上的应用前景对邵正中教授进行了访谈。邵正中是我国著名的高分子科学家，他及其带领的团队对包括蚕丝和蜘蛛丝在内的动物丝及丝蛋白的结构、力学性能以及纺丝进行了深入而广泛的研究，其研究成果发表在 Nature、Nature Materials、Advanced Materials、Advanced Functional Materials 等一流国际期刊上，并获得教育部提名国家科学技术奖自然科学奖一等奖（2004）、教育部长江学者奖励计划特聘教授（2006）、上海市自然科学牡丹奖（2006）和上海市科学技术奖（自然科学）一等奖（2011）等荣誉，并获得国家杰出青年科学基金的资助(2005)。与蚕丝结缘 1991年，邵正中在复旦大学高分子化学与物理专业获得博士学位，主要从事高分子科学的研究。对于为什么会选择蚕丝作为研究对象，邵正中表示：“选择蚕丝作为研究对象实际上在博士生期间就已经开始了。因为蚕丝是一种蛋白纤维，由于蛋白质是氨基酸与氨基酸通过肽键连接起来形成的分子量巨大的生物大分子，符合化学科学中高分子的标准，属天然高分子。高分子科学与生命科学的交叉研究是一种趋势，蚕丝材料的获得非常容易，并且蚕丝业在中国又是一个重要的产业，在导师于同隐教授的鼓励和指导下，我选择了将蚕丝及丝蛋白作为一种高分子材料来研究。” 蚕丝的纤维性能与家蚕吐丝的行为有关 2002年，邵正中发现蚕丝的力学性能受到家蚕吐丝行为的影响，当蚕丝连续不断地以4mm/S的速度被抽出来，其延展性略高于蜘蛛丝，当将蚕丝以13mm/S的速度抽出时，其断裂能接近与于蜘蛛丝。该研究成果发表在 Nature 杂志上。针对蚕丝的力学性能与家蚕吐丝行为有关的问题，邵正中对此解释道：“从纤维的特点方面看，蚕丝和蜘蛛丝并没有本质的区别，都是一种蛋白纤维。蚕丝和蜘蛛丝纤维特性的差异主要是由纤维蛋白的二级结构或二级以上的结构差异造成的，而这种结构差异主要是由于家蚕和蜘蛛宏观吐丝行为的不同造成的。” 邵正中继续说道，“首先要弄明白的一点是无论蚕丝还是蜘蛛丝，其实是抽出来的，而不是吐出来的，了解了这一点对于理解蚕丝和蜘蛛丝的纤维差异与吐丝行为有关就变得非常容易。蜘蛛主腺体丝是在蜘蛛牵引的作用下连续不断的从丝腺中抽出来的，而蚕丝表面具有一层丝胶，丝胶具有黏性，家蚕通过头部八字形运动将蚕丝先固定在一点，然后把蚕丝从丝腺中抽出来粘在另外一点，如此反复运动从而结成圆形的茧。由于家蚕头部运动方向和速度的变化，造成蚕丝纤维在粘结点位置的分子聚集态的不均一性。这一粘结点位置有可能成为蚕丝纤维中最脆弱的点，并且一根长纤维的蚕丝上具有无数个这样的点，这是影响天然蚕丝纤维性能最重要的原因。”然后，邵正中补充道：“蚕丝被抽出来的速度差异影响到蚕丝蛋白的分子取向排列，从而造成不同的吐丝速度形成的蚕丝纤维性能不同。” 针对这一有趣的现象，我向邵正中提出：“依据这一原理，能否设计一种方法用于改进生产中蚕丝的质量？”邵正中回答道：“理论上可行，但是实际中却有很多困难。家蚕幼虫的身体很软，头部的活动性很强，家蚕头部在摆动的过程中，稍不注意就会把蚕丝弄断。我们曾经试验了很多方法，抽出来最长的蚕丝没有超过两米。因此，要想连续不断地以特定的速度将蚕丝从家蚕的吐丝器中抽出来几乎行不通。”我继续提问道：“全世界有上千种家蚕品系，是否可以从行为学的角度筛选或繁育出能够生产高质量蚕丝的品系呢？”邵正中点点头，“或许可以，不同的家蚕品系之间由于体格或者行为的差异很可能影响到蚕丝最终的质量。” 对于提高蚕丝质量的研究，邵正中提出：“由于蚕丝是一种蛋白纤维，相对于其它纤维，具有容易降解的特性。利用分子生物学和遗传学的方法将蚕丝纤维蛋白的一级结构进行修饰，或许能促进蚕丝纤维的稳定性，从而使蚕丝制品能够达到耐光、耐水的目的。” 蚕丝蛋白越来越多的运用于生物医学中近几年来，以蚕丝蛋白作为生物材料应用到生物医学中的研究不断在高水平的国际期刊报道出来。邵正中对此说道：“由于蚕丝蛋白的来源简单、纯度高并具有良好的生物相容性，越来越多的研究人员尝试使用蚕丝蛋白代替常规的生物医学材料如胶原蛋白等。蚕丝蛋白能够作为组织工程中提供干细胞生长的支架材料，也能够应用于骨再生的支撑材料。蚕丝蛋白也能够做成微球和生物黏合剂，分别用于药物分散的载体和手术创伤的缝合。”最后，邵正中说：“目前，蚕丝蛋白作为生物医学材料在临床上使用还面临许多的困难，但是经过科研人员的不断努力，蚕丝蛋白必将成为生物医学中广泛使用的生物材料。” 本文已发布于生物谷网站 http://www.bioon.com/master/dialogue/531155.shtml#newcomment 。; 个人分类: 科普昆虫|6003 次阅读|1 个评论

[转载]被毁前的圆明园竟然这么美（转）: 热度 2 songyanru243 2011-11-19 20:23; 圆明园--正大光明圆明园--远瀛观圆明园--远瀛观圆明园圆明园--蓬岛瑶台圆明园--牡丹台圆明园--九州清晏圆明园--鸿慈永诂圆明园--海晏堂圆明园--方外观圆明园--方壶胜境圆明园--别有洞天圆明园现在的样子; 个人分类: 生活点滴|2812 次阅读|2 个评论

《蚕丝》与钱学森之问: 热度 4 caozp 2011-10-12 19:43; 《蚕丝》与钱学森之问曹志平前天一口气读完了美国华裔女作家张纯如写的钱学森传记《蚕丝》。喜欢她这种基于客观公正立场和大量独立调查基础上写成的传记。一些写作方法和取材角度，有新闻调查式的严谨。这是一种标准的美国写法，也正是很多中国传记作者所不敢采用的一种方法。（刚才在科学网上看了饶毅写邹承鲁等几位生物学界老前辈的文章，发现他的写法与张纯如的写法有好些相通之处。一句话，就是客观、敢写。 My comments: 要写，就得写自己想说的话。否则，还写它干什么！）尽管张纯如写钱学森，有很多技术上的障碍，但她还是尽她所能，写出了一个真实的钱学森。要知道，张纯如接受这个写作任务时，尚是一个 22 岁的、正在读硕士研究生的学生。她能把《蚕丝》写到这个水平，其人的才华可见一斑。我的读后感，只想着重谈两个问题。一、钱学森之问 “钱学森之问”借助于温总理的传播，已经世人皆知。为什么会有钱学森之问呢。这应该与他自己在美国和在中国两种不同的科研人生有关。钱学森在美国攻博士学位，然后做教授。可以说，钱学森的科学功底和研究能力是美国培养的。然而，正是这个培养了他的美国，却让他饱受屈辱，遭受牢狱之灾，最后被迫离开。在长达四、五的“不信任”时期里，我能体会到钱学森面对事业前景那种深深的挫折感，以及由此所带来的苦痛和折磨。钱学森回到中国后，受到信任，也受到很高的礼遇，在事业上展开拳脚大干了一番，为国争了光，也为自己出了气。然而，他在美国所遭受的那段精神创伤，却并没有彻底抚平。美国人从来没有为他们的错误对钱学森道过歉。而钱学森，一直在期待这个道歉，即使没有美国总统的道歉，有政府官员作为代表出面道歉亦可。有了这个道歉，钱学森就能下台阶，重返美国故地重游。但美国人就是不道歉，于是，钱学森至死也没有回过美国。这一长达几十年的对峙，最后化作遗憾，深深溶入了钱学森的潜意识。也许在他心里，更希望自己不是美国培养的。如果他能重写自己的历史，也许他更希望自己是中国培养的，这样，他就不用在感情上对美国怀有这种既爱且恨的复杂感情。于是，他迫切希望自己国家能够培养出自己的大师来，能够理直气壮、堂堂正正的为国争光，而不用靠别的国家来助“一臂之力”。这种“一臂之力”的代价，在国家的政治层面，也许可以用政治的办法来解决。但具体到科学家个体，那就是一种割裂的痛苦，而且，这种痛苦还说不出口！于是，钱学森转换了问题，以一种提问的方式，把他的痛苦说了出来。可惜世上没有几人真正理解他的痛苦，至少，没有人敢公开点破他的这一痛苦。大家都装作不知道！可能有人要说，我在此是“以小人之心度君子之腹”。我要说，君子也是人，有人之常情，更有超于常人的自尊心。我相信，心理学家对此能给出更令人信服的解释。否则，中国有那么多著名的科学家，为什么只有钱学森一个人提出了这样的问题？！据我所知，在中国最成功的科学家之中，只有钱学森在国外坐过牢！二、针灸与气功钱学森的晚年，对针炙、气功等事物很入迷，招至很多人的侧目和非议。如果不是他在中国不可动摇的学术地位和政治地位做担保，很有“晚节不保”的危险。那么，他作为一个研究导弹和火箭的专家，怎么会对针炙、气功这些“八杆子”打不着的事感兴趣呢？我个人猜测，可能有如下几个原因。 1）方法论的认同。钱学森在美国遭受迫害期间，由于不能再从事与军工相关的保密工作，只得转换研究方向。那时，正值系统论的观点刚刚提出不久，于是他专门研究这一问题，于 1954 年，出版了关于通讯与控制系统方面的教科书《工程控制论》。这个时期的研究与训练，对他一生的科学事业都有至关重要的影响。他后来领导中国的航天科学与技术研究，在工作中所表现出来的大局观、和杰出的组织才能，都与系统论和控制论的研究方法有关。系统论强调的就是整体性，强调局部的相互联系，以及“ 1+12” 的整体效果。而控制论，强调的是系统的反馈，通过反馈过程来调节系统的运行，以达到控制的目的。系统论与控制论，与中医的方法论在某种程度上是相通的。钱学森基于自己的科研实践，在理论上对中医感兴趣，并有某种程度的认同，完全是一件顺理成章的事。 2）感性的体验。（这一点纯属个人猜测，我没有半点依据，欢迎真正了解钱学森的人，对此提出反驳意见。）一个科学家，要对一件事感兴趣，仅有理性的引导是不够的，还要有感性的体验。这是一般规律，否则他就成哲学家了。钱学森进入晚年，健康状态肯定不如从前，在治疗和保健方面，他有机会体验中医，也有机会体验西医。如果他曾接受过针炙和气功治疗，以他在系统论和控制论方面的训练，转而相信中医的科学性，并力求揭示这种科学性，对于他来说，实在是一件自然不过的事。很多人都有过这样的个人经历。我也不例外。 3）文化的传统。中国的知识分子，有一个文化传统，那就是“全能”。经济、历史、地理，文学、医学、哲学，都要会一点儿。否则，就不是一个典型的知识分子了。这一点，在《红楼梦》一书中，表现得最为典型。凭着《红楼梦》里的中医知识，也可以当半个医生了。钱学森，作为一个大师级的人物，对自己不仅有很高的要求，还有很强的使命感。那就是，中医的科学之谜，只能由中国的知识分子自己来揭开。从这个角度来看，这一使命感，与他那著名的“钱学森之问”，其实是遥相呼应的。他可能已经意识到了，只有等中国培养出了自己的大师，解开中医科学之谜的那一天，才会到来。为了这一天的到来，他不惜以老迈的身体，冒着巨大的荣誉风险，身先士卒，做开路先锋。每每想到这一点，我的心中，感动与敬意油然而生！有使命感的知识分子，才是真正的知识分子。写于 2011 年 8 月 23 日 --- 10 月 7 日; 933 次阅读|3 个评论

“蚕丝的由来”是蒋老师的博文: 热度 2 liwei999 2011-5-19 09:27; “蚕丝的由来”是蒋老师的博文。作者: mirror (*) 日期: 05/18/2011 19:43:54 养蚕日志（8）——蚕丝的由来。养蚕在孩儿时代是个很有趣的事情。大了以后，还真的有机会探讨了养蚕的事情，至少比一般人对蚕丝的由来有些理解。无独有偶，武老师以前有个流变学的帖子（从吃汤包说起——浅谈流变学）。“从汤包说起”，镜某以为不如“从蚕丝谈起”更合适。人造纤维的“吐丝”，都是利用了与蚕丝同样的机理。蚕丝的原料就是一种“流变体”，在巨大的压力下变型成为纤维。可以作这样的比较实验：揪住头尾部，把成熟的蚕慢慢拉断（揪开）VS 揪住头部，把成熟的蚕甩断。甩断的部分会出现蚕丝，而慢慢拉断则依然是“液体”。用大豆蛋白生产植物蛋白丝不是个新鲜事儿，让蚕虫吃大豆粉不吃桑叶的技术也有。包括让蚕吐五颜六色的蚕丝也是几十年前就搞定的事情了。记得小孩子养蚕的时候，用的就是人工饲料。成份是豆粉和桑叶，做得很像粗粉肠的样子，每天一条蚕给一厚片的定量。是“吐丝”还是“拉丝”？这是个问题。仔细观察蚕的动作可以发现，蚕不是在“吐”丝是在“拉”丝，或者说是在“拔”丝比较合适。知道流变学，就可以理解“吐”丝是办不到的，要“拔”才好。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|3158 次阅读|1 个评论

禅师，钱学森——《蚕丝：钱学森传》: 热度 1 sheep021 2011-5-12 22:07; 《蚕丝：钱学森传》讲述“你所不知道的钱学森” 没读过《蚕丝》，不知道为写啥成这个名字，或许是“剥茧抽丝”的意思，或者是形容钱老“春蚕到死丝方尽”，为中国科学事业鞠躬尽瘁死而后已的意思。但是，我宁愿做一个发音不准，前鼻音、后鼻音分不清的大舌头，把他读作——禅师，这才是我心目中的钱学森。钱老如禅师，睿智圆通，与世无争。; 个人分类: 生活点滴|192 次阅读|2 个评论

商业机会：细蚕丝: 热度 3 scientister 2011-5-12 10:48; 问题：蚕农为了提高蚕丝产量，蚕宝宝养得很胖，吐出来的丝比较粗，丝绸织物的透、薄效果比从前，比古代差很多。古代有文章记载，穿10件丝绸衣服，仍然能够看到身上的痣。现在却不行。因此：适应市场需要，蚕农可以把蚕养得瘦一点，或者通过改良品种，蚕宝宝虽然胖胖的，但是吐丝细细的。希望有兴趣的朋友试试。; 个人分类: 研究工作|1374 次阅读|3 个评论

蚕丝不只可做绸缎: 热度 1 vpssa 2011-3-11 22:12; 昨晚，有意的看到了一篇SIBS李胜研究组发现的一种提高蚕丝产量的新方法，使我陷入了可低成本绸缎衣服的遐想。今天，一不小心，看到新浪科技彬彬编译整理的《美国科学家利用蚕丝研制出超材料》。显然我对蚕丝的想法过于单一了，请原谅我好吃懒做坏习惯的无情暴露。以下内容来自： http://tech.sina.com.cn/d/2011-03-11/07555272516.shtml 北京时间3月11日消息，美国塔夫斯大学和波士顿大学等研究机构科学家在蚕丝、蛛丝等方面的研究近期取得最新进展。他们利用蚕丝、蛛丝等研制出超材料及相关产品，这些材料和产品在医药以及其他许多领域都将有广泛的应用。　　 1. 处理蚕茧处理蚕茧　　美国塔夫斯大学研究人员正在处理蚕茧：先将蚕茧煮沸，然后从中提取蛋白质用于生产某些新的物质，新物质在医药以及其他许多领域都将有广泛的应用。　　 2. 蚕丝脱胶蚕丝脱胶　　在蚕丝脱胶过程中，塔夫斯大学研究人员马克·布伦克尔向沸水中加入碳酸钠。　　 3. 丝管丝管　　将一个蜡模浸入蚕丝溶液中会形成一种丝管。丝管有着许多组织工程学应用，如血管移植、神经导管等。　　 4. 蚕丝全息图蚕丝全息图　　博士后研究人员胡虎涛拿着一幅用蚕丝制成的全息图，图上显示的是莫比乌斯带和塔夫斯大学标识。　　 5. 超材料超材料　　该项研究是由塔夫斯大学与波士顿大学等研究机构联合开展的。他们所取得的成果将有着广泛的应用，其中一种可能的应用是，利用蚕丝作为制造太赫谐振腔等产品的超材料。　　 6. 超材料应用超材料应用　　超材料可以通过多种方式处理光或其他电磁辐射，而天然的普通物质则没有这种功能。本图中，一位研究人员正发射一束激光，激光穿透一片带有衍射光学图案的柔软丝薄膜，最终形成了一个眼睛的图案。 7. RFID线圈 RFID线圈　　一种用蚕丝材料和黄金制成的RFID线圈，这种线圈可以用来辨别食品是何时变质的。由于蚕线上的化合物很稳定，因此用蚕丝制成的薄膜可用来在室温下长期存储疫苗或其他药品。　　 8. 脱胶丝脱胶丝　　实验室中脱胶的丝。丝是一种纤维状蛋白质，通常形成于蚕、蜘蛛或其他昆虫体内的腺体内。这些昆虫的许多特性在实验室中是无法模拟的，如它们能够巧妙地控制丝的化学成份，使其变成有形的固体，而在它们的体内这些丝质是呈液态的。　　 9. 纯净蚕丝蛋白粉纯净蚕丝蛋白粉　　纯净的蚕丝蛋白粉可以用来制造有溶解能力的丝支架，这种丝支架可以在人体内使用很长时间才开始溶解。　　 10. 超材料天线超材料天线　　利用蚕丝材料可以在薄膜上产生复杂的结构，从而制成超材料天线用于监测人体的健康状况。　　 11. 蚕丝凝胶体蚕丝凝胶体　　蚕丝凝胶体可以用于药物传输、细胞封装、组织修补以及整形手术等。　　 12. 丝支架丝支架　　在组织工程学中，丝支架可以用作细胞底物，从而为细胞生长提供一个三维环境。　　 13. 丝质艺术品丝质艺术品　　一件用茧制成的丝质艺术品。; 个人分类: 研究资讯|4344 次阅读|1 个评论

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