近日，国家蛋白质科学研究（上海）设施五线六站用户复旦大学高分子系陈新教授课题组在之前湿法纺制丝蛋白纤维研究的基础上利用同步辐射显微红外技术深入探究了在纺丝过程中丝蛋白纤维结构的演变，相关结果于11月22日正式刊发在ACS Biomaterials Science & Engineering（ACS Biomater. Sci. Eng. 2016, 2, 1992−2000）上。 

图1 运用同步辐射红外方法研究人工纺丝丝蛋白纤维结构变化 

动物丝具有优异的力学性能、良好的生物相容性等特点，在材料学，生物医学领域表现出极大的潜力。然而桑蚕的8字吐丝的方式导致的缺陷严重影响其力学性能。通过人工纺丝的方法可以得到形貌可控、结构明确的纤维。对于人工模拟生物纺丝制备再生丝蛋白纤维的开发，可以建立起丝蛋白纤维微观结构与其宏观材料性能之间的关系，以便更加深入的理解动物丝强韧之谜。 

图2 不同拉伸倍率的再生丝蛋白纤维设计路线 

纺丝过程中后拉伸对纤维的力学性能具有较大的影响，为了深入了解后拉伸对丝蛋白纤维性能的作用研究人员设计了不同的拉伸过程并对其性能与结构进行了全面地分析，建立起纺丝结构表征的方法，为丝纤维结构与性能之间的关系提供了丰富的信息。 

国家蛋白质科学研究（上海）设施在上海同步辐射光源的红外线站在对再生丝蛋白纤维这种微小样品的表征上发挥了明显的优势。同步辐射红外采集的丝蛋白纤维单丝光谱具有较高的信噪比，在酰胺I (1700-1600 cm-1)、酰胺II (1600-1500 cm-1) 和酰胺III (1300-1200 cm-1) 谱带都具有较好的光谱分辨率。课题组对同步辐射显微红外采集到的高质量再生丝蛋白杂化纤维红外光谱酰胺III谱带进行分峰拟合，半定量计算得到杂化纤维中β-折叠的含量。结果表明，不同的拉伸过程再生丝蛋白纤维中β-折叠的含量不同，可导致丝纤维的性能具有明显差异。对纺丝过程中丝蛋白纤维结构的全面分析为纺制出更优异性能的再生丝蛋白纤维提供理论指导。  

图3（A）再生丝蛋白纤维同步辐射显微红外全谱（B）酰胺III谱带分峰拟合图   

（上海设施供稿）