细蚕丝“织出”功能纤维大产业

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细蚕丝“织出”功能纤维大产业

时间 :2023-08-16 10:56:31

近日，占地3000平方米的丝蛋白生产基地和GMP标准化研发中心在杭州临安建成。苏州大学现代丝绸国家工程实验室王晓沁教授的研发团队将在这里，用一根根蚕丝“织出”功能纤维的大产业。

从“一根桑蚕丝”到“一根化纤丝”，从“纤维”到“新材料”，作为国内纺织丝绸行业唯一的国家工程实验室，苏州大学现代丝绸国家工程实验室不仅承担了丝蛋白基医疗器械的研发任务，还实现了大分子丝蛋白年产量10吨的批量生产。

面向国家战略需求，攻克行业关键技术难题，在探索中求变，在创新中领跑……近年来，该实验室持续聚焦新型功能性纤维材料、新型生物医用材料、纤维材料绿色低碳制造、纤维材料数字化智能制造及检测体系四大方向，攻克了30多项产业关键技术，取得了一系列原创性突破。

(资料图片)

材料科学开启纤维新赛道

不用打针吃药，只要在皮肤上一贴就能让药物经皮下血管直达病灶……丝素蛋白智能微针经皮给药系统着实让人惊叹。

“我们将蚕丝制成微针，借助丝素蛋白易提纯、可降解、天然无毒、无免疫原性等特点，实现经皮给药。”苏州大学卢神州教授说，蚕丝主要由丝胶蛋白和丝素蛋白组成，对人体友好，是制备微针的良好材料。

“先把丝素蛋白做成溶液，经过结构调控，浇入微米级模具，干燥后就制成了微针。”卢神州介绍说，在一个0.5平方厘米的贴片上，有225根微米级的细针，可以递送1毫克以上的药物，就像使用创可贴一样简单。由于微针短而细小，不触及神经和血管，因此实现了无痛给药。与此同时，他们通过对丝素蛋白聚集态结构的有效控制，实现了药物的缓释。

蚕丝是集轻、柔、细于一体的天然纤维，经过高科技的“塑造”，如今它早已超越了纺织面料的传统用途，展现出在健康医疗、智能感知等领域的广阔应用前景。

苏州大学现代丝绸国家工程实验室方剑教授开发的智能纤维材料，将柔性纤维与传感器合二为一，能够准确监测人体的呼吸、心率以及运动幅度；李刚教授开发的医用蚕丝缝合线，搭载丝素蛋白的载药技术，可以长效抗菌抗炎，广泛应用于各种外科手术。

作为国际竞争的重点领域，先进功能性纤维在纤维材料产业体系中具有核心地位和关键价值。生物基纤维是可循环使用的绿色纤维，也是纤维产业的发展方向。此前，生物基PTT纤维技术一直被国外垄断。直到苏州大学现代丝绸国家工程实验室与共建单位开发出具有自主知识产权的生物基PTT聚酯纤维成套生产技术，使我国成为拥有完整产业链的生物基纤维生产国，目前PTT及复合纤维产能已达50万吨。

近年来，实验室面向世界科技前沿，在纤维材料领域攻克10余项行业关键技术难题，取得50项技术成果，获批200多项专利，成为我国现代丝绸产业最重要的技术开发平台和创新基地之一。

基因改造助力纤丝强而优

1972年，长沙马王堆辛追夫人墓出土了一件素纱单衣，它薄如蝉翼，似云雾般轻柔，这件西汉时期纺织技术巅峰之作自然少不了蚕丝的参与。

如今，历经千年绵延不衰的蚕丝，在基因工程的加持下又有了新突破。苏州大学蚕桑研究所所长李兵教授利用12个家蚕种质资源，开展分子标记辅助育种，最终育成“苏秀春丰”新品种家蚕。

“将这个品种的家蚕吐出的蚕丝制备成生丝（20/22D），其强度达到96.2厘牛（cN），比市场主流品种提升13%，是目前强度最大的蚕丝。”李兵说，蚕丝直径仅为头发丝的十分之一，为了提高纺织效率和丝绸质量，提高蚕丝强度显得尤为重要，“苏秀春丰”推广后，下游纺织厂的纺丝速度一下子提高10%，大大提升丝绸产品的竞争力。

中国是丝绸的发源地，丝绸产量占世界的80%。但是合成纤维的问世，引发了市场需求的深刻变化，加之天然蚕丝自身的缺点，丝绸产业受到巨大冲击。

不过，蚕丝并没有因此退出历史舞台，基于蚕宝宝吐丝的灵感而衍生的新型纤维材料，在现代科技的加持下也创造出不是真丝似真丝的价值，充分弥补了蚕丝天然产量的不足，极大拓展了蚕丝的应用领域。

“这件衣服摸上去有丝滑感，穿上去有亲肤感，水滴上去吸湿快散，汗沾上去瞬间无味。”苏州大学郑敏教授从包里掏出一套T恤短裤向记者介绍，她领衔的纳盾协同创新团队研发的多功能原位聚合化学纤维，从分子水平上将纳米活体矿石键入合成纤维大分子链中，破解了从纤维原料端实现多功能集成这一世界难题。

这项技术还在医疗领域大放异彩，用该纤维制成的抗菌自修复医用敷料已进入山东第一医科大学第三附属医院预临床试验阶段，成为纺织、材料化学、医学等各学科交叉融合的结晶，已获国内国际发明专利48项。

走过数千年，蚕丝依然吸引着世人的目光，科学家也在这种古老天然产物中不断找到新灵感。最早开始驯化蚕的古人何曾想到，数千年后，蚕丝已成为散发着现代科学技术魅力的“新材料”。近年来，苏州大学现代丝绸国家工程实验室已成为国内丝绸行业最高学术研究中心，提高了丝绸和功能纤维产业的核心竞争力，实验室参与的国家、省级重大工程项目达40余项，带动间接经济效益110亿元。

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