遺伝子技術は新型繊維製造分野における応用

摘要：現在の遺伝子技術は紡績にあります。

キーワード：遺伝子技術；スパイダー糸繊維をまねる；天然の色綿繊維；しわがない綿；染色がないウール

遺伝子の暗号の解読と遺伝子の複製、移植技術の進歩によって、遺伝子技術は21世紀の最も重要な科学技術の一つになりました。

機能性繊維の分野では、遺伝子技術が各国の科学者の研究開発技術競争の重点となりつつあり、新しい研究成果が絶えず現れています。

1モグモの巣繊維

クモの糸は特殊な蛋白質で、強度がよくて、弾性がよくて、初期モジュール量が大きい、破断功が大きいなどの優れた機械的性質によって、軽い、紫外線に強い、高温に耐えられる、低温に耐えられる、生物分解できるという特性があります。

クモの糸の性能はこのように優越して、将来性を運用してこのように広大で、しかし天然のクモの糸の生産量はきわめて有限で、その上クモは養殖しにくくて、だからクモの糸の繊維の研究開発は今の国際繊維界の人気がある課題になりました。

現在、国際的には生物技術の遺伝子組み換え方法を採用して、クモの糸をまねる繊維を作っています。

1.1牛、羊の乳を利用して蜘蛛の糸繊維をまねる

1997年初め、アメリカの生物学者アン・ムーアはアメリカの南部に「黒後家」というクモが2種類の種類の糸を分泌して網を作ることができることを発見しました。

その中の一つの糸の強度は他の蜘蛛の糸の二倍を超えています。もう一つの糸は切断前にはあまり伸びませんが、破断強度が高く、防弾チョッキを作る「芳綸」繊維の強度よりもずっと高いです。

「黒未亡人」のクモの糸タンパクを得るために、その遺伝子を乳牛の胎盤に注入して特殊育成します。乳牛が成長するまで、産んだ乳には「黒未亡人」のクモの糸タンパクが含まれています。また、乳製品の加工設備でクモの糸タンパクを牛乳から抽出し、紡いだ繊維があります。

この繊維はミルク繊維の精巧さと柔軟性を保ち、その強度は鋼の強度より10倍大きいので、「牛乳鋼」と呼ばれています。

1999年からアメリカの科学者は遺伝子組み換えの方法を利用して、大量の遺伝子組み換え牛を育成して、大規模な生産の“牛乳鋼”の需要を満たすために、防弾チョッキ、軽量型ヘルメット、落下傘ロープなどの[2]。

カナダのニクシー社は遺伝子組み換えヤマ羊乳を使って、ほんの少しの蜘蛛の糸を作ることに成功しました。

研究者はクモの体内でクモの糸の卵白を生む遺伝子を山羊の受精卵の細胞核の中に移植して、遺伝子組み換えのヤギを育成して、このように遺伝子を回転する雌のヤギは発育が熟した後に産出するヒツジの乳の中でクモの糸の卵白を含んで、それから羊の乳の中で特殊な溶剤を参加して本当のクモの糸と匹敵する繊維を抽出することができます。

このクモの糸の繊維は機械的強度で本物のクモの糸と比べてもいいです。同様に天然の蜘蛛の糸の靭性を持っています。

各ヤギは毎年3.65 kgの糸を生産できると言われていますが、同社はこのモグモの巣繊維を使って開発した工業用バイオ製品を市場に投入し、毎年1億ドルの売上高を生み出すことができます。

我が国も数年前からクモの糸の繊維を紡ぐ研究を始めて、科学者はみごとにクモの糸の卵白の遺伝子をネズミの身に移して、そしてみごとに第1世代の白ネズミの乳汁の中からクモの糸の卵白を獲得して、間もなく遺伝子を回転する乳牛を育成することを始めます。

1.2家蚕を利用して擬似蜘蛛糸繊維を製造する

中国科学院上海生命科学、生物化学と細胞生物学研究所の科学者は数年の難関を経て、遺伝子組み換え蚕の遺伝子導入、活性遺伝子鑑定及び世代育成などの一連の技術問題を解決しました。

この研究は国家の「863」プロジェクトの重点プロジェクトとして位置づけられ、現在進行中である[5]。

1.3植物を利用して擬似蜘蛛糸繊維を製造する

クモの糸の遺伝子を人の植物に移植して、クモの糸の卵白の遺伝子を生むことができる植物を育成することができます。

アメリカの報道によると、クモの糸の遺伝子をタバコの葉の遺伝子に移植し、タバコの葉を成長時にニコチン以外にもクモの糸タンパクを生産できます。その後、急速に冷凍して砕けたり、煮沸したりするなどして、クモの糸タンパクを含む紡績溶液を製造します。

1.4バイオエンジニアリング技術を利用してスパイダー糸繊維をまねる

科学者たちは大量の仕事を通して、クモの糸タンパクと腺分泌物を生物化学的方法で研究しました。クモの糸タンパクの遺伝子コードのヌクレオチド配列を分離して、データベースを作りました。

DNA合成技術を利用して、クモの糸タンパクのセグメントの異なる遺伝子配列モデルを成功的に確立しました。このモデルで合成遺伝子を作ることができます。この遺伝子を利用して、96.1%の遺伝子配列と天然のクモ糸タンパクと同じ製品を生産できます。

次の仕事はこのクモの巣タンパクの大規模生産です。

アメリカのデュポンはバイオエンジニアリング技術を駆使して、蜘蛛の糸を大規模に模倣しています。

彼らはまず先進的なコンピューターシミュレーション技術を使って、クモの糸タンパク質の様々な成分の分子モデルを作り、遺伝学の遺伝子合成技術を使って、酵母菌や細菌に遺伝子を入れて、工業発酵の方法を利用して、この微生物を繁殖過程でクモの糸タンパク質に似たタンパク質を大量に発生させます。

この方法で発生したスパイダー糸タンパク質をまねることにより、溶解した後に抽出した糸は、軽量で強力で弾性があるという特徴があり、繊度はシルクの1/10に達することができ、強度は同じ繊度のワイヤの510倍[8]である。

2天然綿繊維

カラー綿は天然色の新しいタイプの綿で、有機栽培を採用して、漂染加工を必要としないで、廃棄した後に循環して再生することができて、本当に繊維の生産から成衣の加工の全過程の“0汚染”を実現して、そのためそれは緑色の綿の織物の第一選択の原料で、21世紀の最も市場の潜在力の緑色の織物の1つを備えます。

天然のカラー綿花の栽培を強力に推進し、わが国ではとりわけ重要であり、先進国の「グリーン貿易障壁」を打破することに役立ちます。

カラーは綿そのものの生物学的特性です。

綿の祖先は、その色が多彩だった。

しかし染色技術の発明に従って、人々は更に加工して各色の綿を獲得することができて、それによって人々が大量に白い綿を栽培することを招いて、もうその他の色の綿を育成しなくて、栽培しなくて、だんだん他の色の綿は人類に捨てられました。

二十世紀に入り、人類の歴史は新たな章を開き、文明のプロセスはかつてなく加速され、環境汚染問題も日増しに顕著になり、世界各国の人類の発展を悩ます重大な潜在的な危険となっている。

今日の天然の色の綿の繊維の獲得方法、1つは自然界の中から上古の繁殖して今までの色彩の綿の生体を探して、親本として調教して、改良します。2つは遺伝子組み換えの技術、宇宙飛行育種の技術などのハイテクの手段を使って新しい品種の育成を行うのです。

ソビエト連邦は20世紀の50年代初めに彩木綿の研究を始めました。アメリカは60年代から彩木綿を利用する大軍に参加してきました。1972年にアメリカの科学者はこの技術分野で成功を収めました。その後数十年間ずっと進歩しています。

1993年、アメリカアーグラ斯図公司はブルーのデニムを作るための天然のインディゴ綿花の品種を研究開発し、インディゴ植物の中で青を制御する遺伝子を植株に挿入し、綿の繊維だけに作用させました。

【9】現在の世界では主にアメリカ、ロシア、エジプト、アルゼンチン、インドなどの国がカラー綿の栽培を研究しています。主な色はブラウン、緑、赤、アヒルの卵の青、青、黒です。

我が国は悠久の綿の栽培の歴史を持っています。1819年に我が国の江蘇省と浙江省の一帯で紫の花の布を栽培してヨーロッパに輸出しました。

歴史的には、綿の生産量が少なく、繊維が短いため、紡績工業の要求に慣れていません。

70年代に入ると、河南、安徽などでも数少ない一部の色木綿を栽培して研究に用いた。

彩木綿はわが国で正式に大規模に栽培されたのは90年代です。

わが国は1994年にこの技術を導入しました。遅くとも発展が早いです。

現在すでに成功的に棕、緑、赤、黄、橙、紫、灰などの色の色の綿の品種を栽培して、ムー当たりの生産はすでに95 kg～113 kgに達して、その品質はアメリカの最も良い品種より優れていて、国際的にリードするレベルに達しました。

3天然の“しわのない綿”

バイオ遺伝子技術を採用すれば、天然のカラー綿だけでなく、天然の「しわのない綿」も開発できます。

アメリカ農業生活技術会社によると、外因性のある「しわのない綿」を育てたという。

この遺伝子はPHB（ポリヒドロキシ酪酸エステル）ポリマーを生産できる細菌から来ており、この細菌の遺伝子を綿の細胞に導入し、成長した新しい綿花は元の吸水、柔軟などの性能を保留していますが、保温性、強度、しわ耐性は普通の綿繊維より高いです。

そのため、この「しわのない綿」で作られたシャツはアイロンをかけずに、ホルムアルデヒドを多く含むしわへの抵抗力をなくすことができます。

4無染色ウール

バイオ遺伝子技術を利用して得られたカラーコットン繊維は、染色加工による繊維製品の環境汚染を解決し、同じ考え方で動物性資源の繊維を再認識するように啓発されます。

関係者によると、無染色ウールも生態環境にやさしい繊維であるという。

緑の繊維の無染色ウール製品にとって、毛織物の色はもとの羊毛の色です。例えば乳白色、茶色、灰色など、他の染色加工技術は必要ありません。

ここ数年、オーストラリアでは体長の青い毛の羊を使って配種してソシエクス種のカラーの羊を繁殖させてきました。この羊たちは数世代にわたって繁殖した後、羊毛が色褪せず毛質が優れています。

主導的な遺伝子を見つけると、カラーの羊を繁殖させることが期待されています。近い将来、カラー繊維の家族に天然のカラー羊毛を加えることが予想されます。

5おわりに

生物技術の第三の波は紡績材料、燃料、化学品などの消費財の製造業を席巻しており、遺伝子技術に基づいて開発された新型の紡績繊維の品種は未来にも絶えず出現し、人々の生活を大幅に改善しています。