蜘蛛牵引丝优越的力学性能和良好的生相容性、可降解性,使其获得了众多领域科学家的关注。但由于蜘蛛天生的攻击性和地域保护性,通过人工饲养的方式大量获得蜘蛛丝是很难实现的。前人的研究表明,利用基因工程技术将蜘蛛牵引丝蛋白的基因转入其他宿主进行表达是现实可行的。然而,目前人工体外合成的蛛丝纤维的力学性能仍无法与天然蜘蛛丝相比,此外,大部分已报道的人工蛛丝纤维的制备涉及到有机溶剂,因而纤维中残留的有机溶剂限制了其在诸多领域中的应用。因此,模拟天然制丝条件制备蛛丝纤维的方式,受到科学家们越来越多的关注。天然制丝过程是在蜘蛛腺体中实现的,其中伴随着各种物化因素(p H、离子、剪切力等)的变化,最终实现由可溶的蛋白溶液转变成固化的纤维。蜘蛛牵引丝中含有约90%的蛛丝蛋白,且该蛋白由氨基端结构域(NTD)、羧基端结构域(CTD)和重复片段结构域(Rep)构成。虽然,前人已经就末端结构域对上述的物理化学因素的响应做了一定的研究,但主要集中在带有一端末端结构域的重复片段或者带有两端末端结构域的小重复片段,且其研究所设计的实验条件没有综合考虑天然制丝过程的各种物化因素的变化。因此,本课题在综合考虑p H、盐离子和剪切力的基础上,分别对带有CTD和NTD中一端或两端的含较多重复片段单体的重组蛋白的溶液性质进行研究,并初步探索仿生制丝的过程。溶解性实验表明,末端结构域有利于重组蛛丝蛋白的高浓度存储。浊度实验和ANS-binding荧光实验的结果表明,含有CTD的重组蛋白在纺丝溶液(Spinning solution)中倾向于暴露其疏水区域。色氨酸荧光实验的结果显示,NTD有助于二聚体的形成。扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱实验结果表明,纤维可在三种物化因素的共同作用下形成,且富含β-折叠,这说明了p H、盐离子和剪切力存在的必要性。最后,我们利用本研究中的Spinning solution进行仿生制丝,且成功制备了人工纤维。总的来说,该课题使得体外仿生制丝成为了可能,为蛛丝纤维在诸多领域的应用(特别是医学领域)奠定了一定的基础。