シルクは人工的に生産できるのでしょうか？

制作：中国科学普及協会

著者：石宮

プロデューサー: 中国科学博覧会

「蚕は死ぬまで糸を紡ぐのをやめません。」カイコは成長して繭を作るときに、一種の粘液を分泌し、それが固まって長い繊維状の物質、つまり絹になります。

私たちがよく話題にするシルクとはいったい何なのでしょうか？

シルクは動物性タンパク質を含む純粋な天然繊維です。シルクは人間の皮膚と構造が似ているため、衣類、キルト、スキンケア製品などを作るための優れた原料です。中国におけるシルクの利用の歴史は数千年まで遡ります。この長い歴史を通じて、絹は古代中国の生活のあらゆる面で広く使用されてきただけでなく、中国文化に深く溶け込み、古代中国で最も重要な対外貿易商品となりました。

しかし、カイコの種類や飼育方法の違いなどにより、絹の品質は安定せず、品質に差が生じます。また、蚕の飼育は手間と時間がかかることから、現代ではその品質と生産量が需要に追いつかなくなり、人造絹糸を生産する方法が開発され始めました。

カイコとシルク

（写真提供：veerフォトギャラリー）

カイコは食べる植物の種類によって、桑蚕、柳蚕、柞蚕、キャッサバ蚕などいくつかの種類に分けられます。カイコの種類によって分泌する糸も異なります。現在、市場で最も一般的に流通している絹は桑絹と柞蚕絹です。桑絹の品質は柞蚕絹よりもはるかに優れています。桑絹は柔らかく、弾力性があり、光沢がよく、繊維が細いのが特徴です。しかし、柞蚕絹は硬くて光沢がないため、市場に出回っている高級絹織物のほとんどは桑絹で作られています。

カイコと絹

(画像出典: Wikipedia)

タッサシルクは明らかに桑絹よりも粗くて硬いです。

(写真提供: Flickr/ Dean Morley)

さあ、人工シルクの登場です！

しかし、桑絹であろうと柞蚕絹であろうと、天然絹の強度と弾力性は依然として満足できるものではありません。同時に、生産サイクルが長く、生産量が少なく、生産プロセスが比較的複雑であるため、広範な使用が制限されています。最近、中国の科学者たちは科学技術を通じて普通の絹の性能を向上させることに成功し、大規模生産を達成すると期待されています。人造絹糸が本当に登場しました！

シルク

（写真提供：veerフォトギャラリー）

この人造シルクは普通のシルクをベースに作られており、シルクの主成分はタンパク質であるため、タンパク質は比較的変性しやすい物質です。高温や酸性、アルカリ性の環境では劣化しやすくなります。そのため、人造絹糸の生産中は温和な環境を維持する必要があります。

この温和な環境を確保するために、研究者たちはパパイン、炭酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウムなどの化学物質を使用し、比較的低温で絹の粘着性のある外層を溶解しました。絹糸の高い脱ガム率を確保しながらも、絹糸中のタンパク質は比較的安定したままであり、人造絹糸の優れた機械的特性の基礎を築きます。その後、シルクサンプルをさらにマイクロチューブに追加し、金属イオン支援強化を使用してマイクロチューブ内で人工紡糸を行い、最終的に細くて長い「人工シルク」が得られました。

機器による測定の結果、人造絹糸の引張強度は天然絹糸の2倍であることが示されました。自然界で最も強い天然クモの糸と比較すると、その強度は 70% 以上高くなります。この成果により、高性能・高品質のシルクの大量生産と市場投入が可能となります。この成果は、我が国の繊維大国への歩みを大きく前進させることにもなりました。

人造絹糸の製造工程

（画像出典：参考1）

この高強度人造絹は生活のあらゆる場面で幅広く活用できますが、最も容易に思いつくのは繊維分野です。

シルクは肌への親和性が高く、非常に快適なため、さまざまな織物の製造に主に使用されてきました。シルクキルト、シルクスカートなどはすべてシルクで作られています。人造絹糸は優れた強度と引張特性を備えているため、将来的にはより軽量な防具や防弾チョッキの製造に使用されることが期待されています。

シルクキルト

（写真提供：veerフォトギャラリー）

シルクスカート

（写真提供：veerフォトギャラリー）

古代文明の産物の一つであるシルクは、現代科学技術の継続的な発展と進歩と相まって、より広く普及し、利用され、シルク文化も新たな発展の様相を呈してくるでしょう。

参考文献:

[1] 王J、林Z、他人工の超強力カイコ糸は天然のクモ糸を凌駕します。マター、2022年。

[2] Fan T、Lin Z、et al.スピドロイン鎖の整列と強力な繊維形成を促進する上での卵嚢シルク微量成分の重要な役割。米国科学アカデミー紀要、2021年、118(38):e2100496118。