科技的进步,离不开自然界带来的启发。
据新华社官微报道,近期,中国科学院上海微系统所陶虎团队与上海交通大学夏小霞、钱志刚合作,成功的用基因重组的蜘蛛丝蛋白3D打印出纳米机器人。
据介绍,该技术加工精度可达14nm,接近天然丝蛋白单分子尺寸(～10nm),较之前技术提升了1个数量级。
据了解,蜘蛛丝蛋白是具有极好的弹性和强度的蜘蛛丝的主要构成成分,包含甘氨酸、丙氨酸以及少量的丝氨酸,加上其它氨基酸单体蛋白质分子链构成。
蜘蛛丝中的不规则的蛋白质分子链(非晶区),使蜘蛛丝具有弹性;蜘蛛丝中规则的蛋白质分子链(结晶区),又使蜘蛛丝具有强度。
实验表明,一束由蜘蛛丝组成的绳子比同样粗细的钢丝绳还要坚韧,它能够承受比钢丝绳还多5倍的重量而不会断裂。
蜘蛛丝蛋白优异的机械强度为复杂三维纳米结构提供了关键支持,良好的生物相容性允许进一步通过功能化,实现可载药、可驱动、可降解的4D纳米功能器件(时空可变形),在智能仿生感知、药物递送纳米机器人、类器官芯片等研究领域具有明确的应用前景。
由于在自然界中获取大量蜘蛛丝非常困难,该团队创新开发基因重组蜘蛛丝蛋白光刻胶,通过优化重组蜘蛛丝基因片段和分子量,结合基于百万级数量电子的大规模仿真模拟,实时控制加速电压调控电子在丝蛋白光刻胶里的穿透深度、停留位置和能量吸收峰,实现了分子级别精度的真三维纳米功能器件直写。
据悉,该技术成果加工精度达到14纳米,这一技术有望用于智能仿生感知、药物递送纳米机器人等领域。
