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中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出納米機(jī)器人，材料竟是蜘蛛絲？

2021-09-18 13:32

科技的進(jìn)步,離不開(kāi)自然界帶來(lái)的啟發(fā)。

最新突破！中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出納米機(jī)器人，材料竟是蜘蛛絲？

據(jù)新華社官微報(bào)道,近期,中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)所陶虎團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)夏小霞、錢(qián)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(jī)器人。

據(jù)介紹,該技術(shù)加工精度可達(dá)14nm,接近天然絲蛋白單分子尺寸(～10nm),較之前技術(shù)提升了1個(gè)數(shù)量級(jí)。

最新突破！中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出納米機(jī)器人，材料竟是蜘蛛絲？

據(jù)了解,蜘蛛絲蛋白是具有極好的彈性和強(qiáng)度的蜘蛛絲的主要構(gòu)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(zhì)分子鏈構(gòu)成。

蜘蛛絲中的不規(guī)則的蛋白質(zhì)分子鏈(非晶區(qū)),使蜘蛛絲具有彈性;蜘蛛絲中規(guī)則的蛋白質(zhì)分子鏈(結(jié)晶區(qū)),又使蜘蛛絲具有強(qiáng)度。

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實(shí)驗(yàn)表明,一束由蜘蛛絲組成的繩子比同樣粗細(xì)的鋼絲繩還要堅(jiān)韌,它能夠承受比鋼絲繩還多5倍的重量而不會(huì)斷裂。

蜘蛛絲蛋白優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度為復(fù)雜三維納米結(jié)構(gòu)提供了關(guān)鍵支持,良好的生物相容性允許進(jìn)一步通過(guò)功能化,實(shí)現(xiàn)可載藥、可驅(qū)動(dòng)、可降解的4D納米功能器件(時(shí)空可變形),在智能仿生感知、藥物遞送納米機(jī)器人、類(lèi)器官芯片等研究領(lǐng)域具有明確的應(yīng)用前景。

由于在自然界中獲取大量蜘蛛絲非常困難,該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)基因重組蜘蛛絲蛋白光刻膠,通過(guò)優(yōu)化重組蜘蛛絲基因片段和分子量,結(jié)合基于百萬(wàn)級(jí)數(shù)量電子的大規(guī)模仿真模擬,實(shí)時(shí)控制加速電壓調(diào)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(shí)現(xiàn)了分子級(jí)別精度的真三維納米功能器件直寫(xiě)。

據(jù)悉,該技術(shù)成果加工精度達(dá)到14納米,這一技術(shù)有望用于智能仿生感知、藥物遞送納米機(jī)器人等領(lǐng)域。

作者:毛毛