本封面主體為身著華麗絲綢禮服的中國古代婦女，絲綢禮服的后擺代表蜿蜒曲折的絲綢之路從古代綿延到現(xiàn)代。古代的絲綢雍容華貴，現(xiàn)代和未來的絲素蛋白材料使絲綢煥發(fā)了新的生機(jī)，并在生物電子、組織工程支架、生物醫(yī)學(xué)、智能傳感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力。衣服后擺上的神經(jīng)細(xì)胞、電路、DNA、血管、紅細(xì)胞分別代表生物醫(yī)學(xué)、生物電子、智能傳感等。
作為天然高分子材料的佼佼者，蠶絲及其絲織物因具有良好的透氣性、光澤度和優(yōu)異的力學(xué)性能，使得其歷經(jīng)數(shù)千年仍舊是輕紡工業(yè)的重要原料，也是中國傳統(tǒng)的出口商品。隨著可持續(xù)發(fā)展及綠色環(huán)保的不斷深化，蠶絲的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓展。從蠶絲中提取的絲素蛋白不僅生物相容性優(yōu)異，而且其具有的生物可降解性使其在生物醫(yī)藥、生物電子、智能傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。因此，絲素蛋白及其功能材料在近15年獲得了研究者越來越多的關(guān)注。然而，蠶獨(dú)特的成絲方式、蠶絲特有的精密復(fù)雜的多級結(jié)構(gòu)(氨基酸組分、多肽鏈構(gòu)象、β-折疊微晶結(jié)構(gòu)及多尺度微纖結(jié)構(gòu)等)及絲素蛋白易變質(zhì)、難加工等特點(diǎn)，使其難以高效多層次仿生及有效構(gòu)筑，成為制約絲素蛋白材料仿生設(shè)計(jì)和性能提升的關(guān)鍵因素。因此，闡明絲素蛋白的仿生設(shè)計(jì)策略-結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系，促進(jìn)絲素蛋白及其功能材料的應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價(jià)值。
東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張耀鵬研究員團(tuán)隊(duì)在特約專論中，從絲素蛋白纖維的仿生制備及力學(xué)增強(qiáng)、絲素蛋白生物支架材料的構(gòu)筑及功能化、絲素蛋白智能電子材料的設(shè)計(jì)及構(gòu)筑、絲素蛋白功能基元的原位設(shè)計(jì)及功能材料構(gòu)筑4個方面總結(jié)了絲素蛋白纖維及功能化材料的研究進(jìn)展，并指出實(shí)現(xiàn)絲素蛋白材料的規(guī)模化應(yīng)用仍存在的3項(xiàng)挑戰(zhàn)：(1)對絲素蛋白的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行精確調(diào)控是保證器件批量制備及穩(wěn)定使用的關(guān)鍵，但目前仍缺乏可靠的調(diào)控手段及加工技術(shù)；(2)絲素蛋白易被光、熱、輻照等條件破壞，致使其無法使用常規(guī)的樣品處理及表征技術(shù)進(jìn)行精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)表征，制約了相關(guān)機(jī)理及機(jī)制的研究，而無法在理論指導(dǎo)下高效開發(fā)功能材料；(3)與合成高分子相比，絲素蛋白基功能材料的功能性及穩(wěn)定性仍有較大差距。
未來，絲素蛋白作為一種生物質(zhì)材料將以材料學(xué)科為基礎(chǔ)，緊密與物理、化學(xué)、生物、信息、電子等多學(xué)科結(jié)合，借助理論模擬與先進(jìn)表征技術(shù)，高效構(gòu)筑高性能化、多功能化、智能化的絲素蛋白材料是其發(fā)展趨勢。該工作有望為功能化、智能化絲素蛋白材料的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和借鑒。
上述工作以專論形式發(fā)表在《高分子學(xué)報(bào)》2021年第1期（即將出版）(doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20172)，題為“絲素蛋白纖維及功能化材料的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑”，范蘇娜助理研究員、陳杰博士生為共同第一作者，張耀鵬研究員為通訊作者。
原文鏈接：https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20172
