未利用絹に含まれるフィブロインH鎖を用いた高強度な再生絹糸の創製

利用未使用的蚕丝中含有的丝素H链制造高强度再生丝线

基本信息

批准号：
21K12305
负责人：
矢澤健二郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球環境問題が深刻化する中、石油由来繊維の代替となり得る天然繊維に注目が集まっている。その中でも、クモやカイコをはじめ、ハチや水生昆虫が作り出すタンパク質性繊維であるシルクは、軽量でありながら、強度と柔軟性を併せ持つため、次世代繊維としての期待は大きい。しかし、天然のシルクと類似した構造および力学物性を有する人工シルクを作り出すことは、未だ困難である。この理由として、人工シルクを大量に作成する技術が未開発である点が挙げられる。そこで、本研究では、シルクを大量に作成する手法として溶液紡糸に着目し、繰糸工程から除外されることの多い屑繭を原料とした再生絹糸の作製に取り組んでいる。家蚕の屑繭から高分子量成分の重鎖だけを選別し、低分子量成分である軽鎖は除外して再生絹糸を作成したところ、天然のシルクと同等の強度を有し、破断伸度と弾性率については天然絹糸の物性を超える再生絹糸を作り出すことが出来た。さらに、家蚕由来の屑繭だけでなく、野蚕由来の屑繭を利用した再生絹糸の作製にも取り組んだ。野蚕シルクは低分子量成分を含まないため、再生絹糸は家蚕シルクに匹敵する強度と伸度を有することが分かった。広角X線散乱を利用して、繊維の結晶構造を測定したところ、天然絹糸では繊維軸方向に分子鎖が配向していた一方で、再生絹糸では、繊維軸と直交する方向に一部の分子鎖が存在していることが明らかとなった。再生絹糸中の分子鎖を完全に繊維軸方向へ配向させることが今後の課題となる。本研究結果は、未利用のタンパク質の有効活用につながる技術であり、シルクの構造材料としての利用に貢献できると期待される。

随着全球环境问题日益严重，可替代石油基纤维的天然纤维正引起人们的关注。其中，蚕丝是一种由蜘蛛、蚕、蜜蜂和水生昆虫产生的蛋白质纤维，由于其重量轻，同时具有强度和柔韧性，因此作为下一代纤维被寄予厚望。然而，制造具有与天然丝相似的结构和机械性能的人造丝仍然很困难。其原因是大量制造人造丝的技术尚未开发出来。因此，在本研究中，我们重点关注溶液纺丝作为大量生产丝绸的方法，并致力于使用通常被排除在缫丝过程中的废茧作为原料生产再生丝。当从家蚕废茧中仅选择重链（高分子量成分）并排除轻链（低分子量成分）来制造再生丝线时，它具有与天然丝相同的强度，我们能够制造出物理性能超过天然丝线的再生丝线。此外，他们不仅使用家蚕的废茧，还使用野生蚕的废茧来制造再生丝线。由于野蚕丝不含低分子量成分，因此再生丝纱线的强度和伸长率与国产蚕丝相当。当使用广角X射线散射测量纤维的晶体结构时发现，在天然丝中，分子链沿纤维轴方向取向，而在再生丝中，一些分子沿纤维轴方向取向。垂直于纤维轴的方向很明显存在链。未来的挑战将是使再生丝中的分子链完全沿纤维轴方向取向。这项研究的结果是一项能够有效利用未使用的蛋白质的技术，并有望为丝绸作为结构材料的使用做出贡献。