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中國科學家研發出納米機器人，材料竟是蜘蛛絲？
2021-09-18 13:32
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科技的進步,離不開自然界帶來的啟發。
據新華社官微報道,近期,中國科學院上海微系統所陶虎團隊與上海交通大學夏小霞、錢志剛合作,成功的用基因重組的蜘蛛絲蛋白3D打印出納米機器人。
據介紹,該技術加工精度可達14nm,接近天然絲蛋白單分子尺寸(～10nm),較之前技術提升了1個數量級。
據了解,蜘蛛絲蛋白是具有極好的彈性和強度的蜘蛛絲的主要構成成分,包含甘氨酸、丙氨酸以及少量的絲氨酸,加上其它氨基酸單體蛋白質分子鏈構成。
蜘蛛絲中的不規則的蛋白質分子鏈(非晶區),使蜘蛛絲具有彈性;蜘蛛絲中規則的蛋白質分子鏈(結晶區),又使蜘蛛絲具有強度。
實驗表明,一束由蜘蛛絲組成的繩子比同樣粗細的鋼絲繩還要堅韌,它能夠承受比鋼絲繩還多5倍的重量而不會斷裂。
蜘蛛絲蛋白優異的機械強度為復雜三維納米結構提供了關鍵支持,良好的生物相容性允許進一步通過功能化,實現可載藥、可驅動、可降解的4D納米功能器件(時空可變形),在智能仿生感知、藥物遞送納米機器人、類器官芯片等研究領域具有明確的應用前景。
由于在自然界中獲取大量蜘蛛絲非常困難,該團隊創新開發基因重組蜘蛛絲蛋白光刻膠,通過優化重組蜘蛛絲基因片段和分子量,結合基于百萬級數量電子的大規模仿真模擬,實時控制加速電壓調控電子在絲蛋白光刻膠里的穿透深度、停留位置和能量吸收峰,實現了分子級別精度的真三維納米功能器件直寫。
據悉,該技術成果加工精度達到14納米,這一技術有望用于智能仿生感知、藥物遞送納米機器人等領域。
作者:毛毛
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