本封面主體為身著華麗絲綢禮服的中國古代婦女，絲綢禮服的后擺代表蜿蜒曲折的絲綢之路從古代綿延到現(xiàn)代。古代的絲綢雍容華貴，現(xiàn)代和未來的絲素蛋白材料使絲綢煥發(fā)了新的生機，并在生物電子、組織工程支架、生物醫(yī)學、智能傳感等領(lǐng)域有廣泛的應用潛力。衣服后擺上的神經(jīng)細胞、電路、DNA、血管、紅細胞分別代表生物醫(yī)學、生物電子、智能傳感等。
作為天然高分子材料的佼佼者，蠶絲及其絲織物因具有良好的透氣性、光澤度和優(yōu)異的力學性能，使得其歷經(jīng)數(shù)千年仍舊是輕紡工業(yè)的重要原料，也是中國傳統(tǒng)的出口商品。隨著可持續(xù)發(fā)展及綠色環(huán)保的不斷深化，蠶絲的應用領(lǐng)域逐漸拓展。從蠶絲中提取的絲素蛋白不僅生物相容性優(yōu)異，而且其具有的生物可降解性使其在生物醫(yī)藥、生物電子、智能傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。因此，絲素蛋白及其功能材料在近15年獲得了研究者越來越多的關(guān)注。然而，蠶獨特的成絲方式、蠶絲特有的精密復雜的多級結(jié)構(gòu)(氨基酸組分、多肽鏈構(gòu)象、β-折疊微晶結(jié)構(gòu)及多尺度微纖結(jié)構(gòu)等)及絲素蛋白易變質(zhì)、難加工等特點，使其難以高效多層次仿生及有效構(gòu)筑，成為制約絲素蛋白材料仿生設(shè)計和性能提升的關(guān)鍵因素。因此，闡明絲素蛋白的仿生設(shè)計策略-結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系，促進絲素蛋白及其功能材料的應用具有重要的科學意義及應用價值。
東華大學纖維材料改性國家重點實驗室張耀鵬研究員團隊在特約專論中，從絲素蛋白纖維的仿生制備及力學增強、絲素蛋白生物支架材料的構(gòu)筑及功能化、絲素蛋白智能電子材料的設(shè)計及構(gòu)筑、絲素蛋白功能基元的原位設(shè)計及功能材料構(gòu)筑4個方面總結(jié)了絲素蛋白纖維及功能化材料的研究進展，并指出實現(xiàn)絲素蛋白材料的規(guī)；瘧萌源嬖诘3項挑戰(zhàn)：(1)對絲素蛋白的結(jié)構(gòu)和性能進行精確調(diào)控是保證器件批量制備及穩(wěn)定使用的關(guān)鍵，但目前仍缺乏可靠的調(diào)控手段及加工技術(shù)；(2)絲素蛋白易被光、熱、輻照等條件破壞，致使其無法使用常規(guī)的樣品處理及表征技術(shù)進行精細的微觀結(jié)構(gòu)表征，制約了相關(guān)機理及機制的研究，而無法在理論指導下高效開發(fā)功能材料；(3)與合成高分子相比，絲素蛋白基功能材料的功能性及穩(wěn)定性仍有較大差距。
未來，絲素蛋白作為一種生物質(zhì)材料將以材料學科為基礎(chǔ)，緊密與物理、化學、生物、信息、電子等多學科結(jié)合，借助理論模擬與先進表征技術(shù)，高效構(gòu)筑高性能化、多功能化、智能化的絲素蛋白材料是其發(fā)展趨勢。該工作有望為功能化、智能化絲素蛋白材料的設(shè)計提供指導和借鑒。
上述工作以專論形式發(fā)表在《高分子學報》2021年第1期（即將出版）(doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20172)，題為“絲素蛋白纖維及功能化材料的設(shè)計與構(gòu)筑”，范蘇娜助理研究員、陳杰博士生為共同第一作者，張耀鵬研究員為通訊作者。
原文鏈接：https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20172
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