蜘蛛丝兼具高强度与高韧性，却因蜘蛛互食难以规模化群养；家蚕易于大规模饲养，但普通蚕丝的力学性能有限。将两者“合体”——利用家蚕作为活体生物反应器，在蚕丝中表达蛛丝蛋白——是材料科学领域长期追求的目标。2023年，东华大学孟清、米俊鹏团队与西南大学合作，利用CRISPR-Cas9技术将东亚圆蛛（Araneus ventricosus）主蛛丝蛋白MiSp编码序列敲入家蚕丝素重链（Fib-H）的重复区，并保留家蚕自身的信号肽与定位序列。这一设计使全长蛛丝蛋白能够经由蚕体天然纺丝通路成纤，获得了首例转基因家蚕纺出的局域化全长聚酰胺蛛丝蛋白纤维（localized full-length spider silk fiber）。该纤维拉伸强度达1299 MPa，韧性为319 MJ/m³；作者在同一测试体系下与商品凯夫拉（Kevlar）进行对比，其韧性约为后者的6倍^[1]。需注意的是，该纤维仍含有家蚕丝素组分，“纯蛛丝”的表述并不严谨；且6倍这一数值是在特定样品与测试条件下的对比结果，并非对所有凯夫拉牌号的普适结论。

2024年以来，相关研究从“单根纤维”层面走向“定制化丝蛋白工厂”的构建。江苏科技大学谭安江团队系统比较了三种家蚕遗传转化体系：转座子介导的重链敲入（BmFibH-T）、TALEN介导的轻链融合（BmFibL-F）以及重链替换（BmFibH-R）。在BmFibH-R体系中表达160 kDa的Nephila clavipes MaSp2与226 kDa的袋蛾（Eumeta variegate）EvFibH，外源蛋白占茧层蛋白的比例分别达到51.02%与64.13%。重组丝的韧性较野生型提升约86%（T体系）与80%（R体系），结晶度增加约40%^[2]。同期，东华大学米俊鹏等另一项工作是，通过特定分子间二硫键及可逆氢键介导蛛丝蛋白的线性聚合，在体外组装获得分子量高达1084 kDa的超分子聚酰胺蛛丝纤维，其强度为1180 MPa，韧性达433 MJ/m³（同口径测试下约为凯夫拉的8倍）^[3]。需要明确的是，该工作属于体外组装纤维，与活体蚕纺纤维在制备工艺和性能特征上不可直接等同。

在应用端，西南大学龙定沛、代方银团队（Du Y, Yang Z, Yi K, et al.）于2026年在Advanced Fiber Materials发表综述，系统梳理了重组蛛丝蛋白从纤维到水凝胶、无纺布、支架的衍生形式，以及在缝合线、创面敷料、药物递送、组织工程等领域的进展，并指出高分子量重组蛋白的高产、结构-性能-功能的精准刻画、灭菌稳定性与规模化制造仍是当前转化面临的主要瓶颈^[4]。

上述工作的核心意义在于，将“强”与“韧”这对常被视为互斥的力学性能指标在同一种蛋白纤维中统一，并初步形成了“序列设计—活体表达—天然纺丝—衍生加工”的完整技术链条。然而，从实验室的“实验茧”走向工业级的“工厂丝”，仍需攻克大片段DNA整合效率、遗传稳定性、丝纤维的均一性（包括截面异质性与批次间变异）以及相应的监管审批等关卡。尽管如此，家蚕作为一体化生物反应器的技术路线已具雏形，为开发可降解、生物相容的高性能纤维提供了一条低碳且极具前景的新路径。

参考文献

[1] Mi J, Zhou Y, Ma S, et al. High-strength and ultra-tough whole polyamide spider silk fibers spun from transgenic silkworms[J]. Matter, 2023, 6(10): 3661-3683. https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.08.013

[2] Yu Y, Chen K, Wang J, et al. Custom-designed, mass silk production in genetically engineered silkworms[J]. PNAS Nexus, 2024, 3(4): pgae128. https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgae128

[3] Mi J, Li X, Niu S, et al. High-strength and ultra-tough supramolecular polyamide spider silk fibers assembled via specific covalent and reversible hydrogen bonds[J]. Acta Biomaterialia, 2024, 176: 190-200. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.01.004

[4] Du Y, Yang Z, Yi K, et al. Recombinant spider silk protein-based fibers for biomedicine: spinning, structure-property relationships, and emerging applications[J]. Advanced Fiber Materials, 2026, 8(4): 1337-1369. https://doi.org/10.1007/s42765-026-00717-y

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