細(xì)蠶絲“織出”功能纖維大產(chǎn)業(yè)

張曄

近日，占地3000平方米的絲蛋白生產(chǎn)基地和GMP標(biāo)準(zhǔn)化研發(fā)中心在杭州臨安建成。蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室王曉沁教授的研發(fā)團(tuán)隊將在這里，用一根根蠶絲“織出”功能纖維的大產(chǎn)業(yè)。

從“一根桑蠶絲”到“一根化纖絲”，從“纖維”到“新材料”，作為國內(nèi)紡織絲綢行業(yè)唯一的國家工程實驗室，蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室不僅承擔(dān)了絲蛋白基醫(yī)療器械的研發(fā)任務(wù)，還實現(xiàn)了大分子絲蛋白年產(chǎn)量10噸的批量生產(chǎn)。

面向國家戰(zhàn)略需求，攻克行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難題，在探索中求變，在創(chuàng)新中領(lǐng)跑……近年來，該實驗室持續(xù)聚焦新型功能性纖維材料、新型生物醫(yī)用材料、纖維材料綠色低碳制造、纖維材料數(shù)字化智能制造及檢測體系四大方向，攻克了30多項產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，取得了一系列原創(chuàng)性突破。

材料科學(xué)開啟纖維新賽道

不用打針吃藥，只要在皮膚上一貼就能讓藥物經(jīng)皮下血管直達(dá)病灶……絲素蛋白智能微針經(jīng)皮給藥系統(tǒng)著實讓人驚嘆。

“我們將蠶絲制成微針，借助絲素蛋白易提純、可降解、天然無毒、無免疫原性等特點，實現(xiàn)經(jīng)皮給藥?！碧K州大學(xué)盧神州教授說，蠶絲主要由絲膠蛋白和絲素蛋白組成，對人體友好，是制備微針的良好材料。

“先把絲素蛋白做成溶液，經(jīng)過結(jié)構(gòu)調(diào)控，澆入微米級模具，干燥后就制成了微針?！北R神州介紹說，在一個0.5平方厘米的貼片上，有225根微米級的細(xì)針，可以遞送1毫克以上的藥物，就像使用創(chuàng)可貼一樣簡單。由于微針短而細(xì)小，不觸及神經(jīng)和血管，因此實現(xiàn)了無痛給藥。與此同時，他們通過對絲素蛋白聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的有效控制，實現(xiàn)了藥物的緩釋。

蠶絲是集輕、柔、細(xì)于一體的天然纖維，經(jīng)過高科技的“塑造”，如今它早已超越了紡織面料的傳統(tǒng)用途，展現(xiàn)出在健康醫(yī)療、智能感知等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室方劍教授開發(fā)的智能纖維材料，將柔性纖維與傳感器合二為一，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測人體的呼吸、心率以及運(yùn)動幅度；李剛教授開發(fā)的醫(yī)用蠶絲縫合線，搭載絲素蛋白的載藥技術(shù)，可以長效抗菌抗炎，廣泛應(yīng)用于各種外科手術(shù)。

作為國際競爭的重點領(lǐng)域，先進(jìn)功能性纖維在纖維材料產(chǎn)業(yè)體系中具有核心地位和關(guān)鍵價值。生物基纖維是可循環(huán)使用的綠色纖維，也是纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。此前，生物基PTT纖維技術(shù)一直被國外壟斷。直到蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室與共建單位開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物基PTT聚酯纖維成套生產(chǎn)技術(shù)，使我國成為擁有完整產(chǎn)業(yè)鏈的生物基纖維生產(chǎn)國，目前PTT及復(fù)合纖維產(chǎn)能已達(dá)50萬噸。

近年來，實驗室面向世界科技前沿，在纖維材料領(lǐng)域攻克10余項行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難題，取得50項技術(shù)成果，獲批200多項專利，成為我國現(xiàn)代絲綢產(chǎn)業(yè)最重要的技術(shù)開發(fā)平臺和創(chuàng)新基地之一。

基因改造助力纖絲強(qiáng)而優(yōu)

1972年，長沙馬王堆辛追夫人墓出土了一件素紗單衣，它薄如蟬翼，似云霧般輕柔，這件西漢時期紡織技術(shù)巔峰之作自然少不了蠶絲的參與。

如今，歷經(jīng)千年綿延不衰的蠶絲，在基因工程的加持下又有了新突破。蘇州大學(xué)蠶桑研究所所長李兵教授利用12個家蠶種質(zhì)資源，開展分子標(biāo)記輔助育種，最終育成“蘇秀春豐”新品種家蠶。

“將這個品種的家蠶吐出的蠶絲制備成生絲（20/22D），其強(qiáng)度達(dá)到96.2厘牛（cN），比市場主流品種提升13%，是目前強(qiáng)度最大的蠶絲?！崩畋f，蠶絲直徑僅為頭發(fā)絲的十分之一，為了提高紡織效率和絲綢質(zhì)量，提高蠶絲強(qiáng)度顯得尤為重要，“蘇秀春豐”推廣后，下游紡織廠的紡絲速度一下子提高10%，大大提升絲綢產(chǎn)品的競爭力。

中國是絲綢的發(fā)源地，絲綢產(chǎn)量占世界的80%。但是合成纖維的問世，引發(fā)了市場需求的深刻變化，加之天然蠶絲自身的缺點，絲綢產(chǎn)業(yè)受到巨大沖擊。

不過，蠶絲并沒有因此退出歷史舞臺，基于蠶寶寶吐絲的靈感而衍生的新型纖維材料，在現(xiàn)代科技的加持下也創(chuàng)造出不是真絲似真絲的價值，充分彌補(bǔ)了蠶絲天然產(chǎn)量的不足，極大拓展了蠶絲的應(yīng)用領(lǐng)域。

“這件衣服摸上去有絲滑感，穿上去有親膚感，水滴上去吸濕快散，汗沾上去瞬間無味?！碧K州大學(xué)鄭敏教授從包里掏出一套T恤短褲向筆者介紹，她領(lǐng)銜的納盾協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊研發(fā)的多功能原位聚合化學(xué)纖維，從分子水平上將納米活體礦石鍵入合成纖維大分子鏈中，破解了從纖維原料端實現(xiàn)多功能集成這一世界難題。

這項技術(shù)還在醫(yī)療領(lǐng)域大放異彩，用該纖維制成的抗菌自修復(fù)醫(yī)用敷料已進(jìn)入山東第一醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院預(yù)臨床試驗階段，成為紡織、材料化學(xué)、醫(yī)學(xué)等各學(xué)科交叉融合的結(jié)晶，已獲國內(nèi)國際發(fā)明專利48項。

走過數(shù)千年，蠶絲依然吸引著世人的目光，科學(xué)家也在這種古老天然產(chǎn)物中不斷找到新靈感。最早開始馴化蠶的古人何曾想到，數(shù)千年后，蠶絲已成為散發(fā)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)魅力的“新材料”。近年來，蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室已成為國內(nèi)絲綢行業(yè)最高學(xué)術(shù)研究中心，提高了絲綢和功能纖維產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，實驗室參與的國家、省級重大工程項目達(dá)40余項，帶動間接經(jīng)濟(jì)效益110億元。