形似長著須子的小魚，可以在人體血糖環(huán)境中游動，當(dāng)環(huán)境達到設(shè)定條件就能自動降解，釋放出藥物……近期，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所陶虎團隊與上海交通大學(xué)夏小霞、錢志剛合作，用基因重組的蜘蛛絲蛋白3D打印出納米機器人，加工精度達到14納米，這一技術(shù)有望用于智能仿生感知、藥物遞送納米機器人等領(lǐng)域。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

人們生活中毫不起眼的蜘蛛絲，其實是自然界中的一種高強度纖維，它的硬度和韌性甚至要比同尺寸的鋼絲強上一倍，但缺點是產(chǎn)量小且非標(biāo)準(zhǔn)化。

為了批量獲得“升級版”蜘蛛絲蛋白，研究人員從天然蜘蛛絲中提取出一段強度表現(xiàn)好且重復(fù)性好的基因序列，轉(zhuǎn)入大腸桿菌中培養(yǎng)，進而生成3D打印所需的蜘蛛絲蛋白。

用電子束進行三維光刻可以進一步提高加工精度，但此前由于各類材料強度不夠，電子束三維光刻容易坍塌。因為經(jīng)常與蠶絲、蜘蛛絲打交道，陶虎想到了蜘蛛絲蛋白。“太不可思議了!蜘蛛絲蛋白天然抗菌，力度好，可降解，成功實現(xiàn)三維光刻，并將3D打印的加工精度從百納米級提升到了14納米。”陶虎說，“14納米相當(dāng)于蜘蛛絲蛋白單個分子的尺寸，已經(jīng)迫近了精度極限。”

因為要在血液等環(huán)境中游動，納米機器人被設(shè)計成了魚的形狀，“小魚”身上最精細的部位是它的須子，只有50納米粗細，約為頭發(fā)絲直徑的千分之一。

有趣的是，這樣3D打印出來的“小魚”雖然沒有動力系統(tǒng)，但卻可以在人體血液中自由游動。研究人員從基因?qū)用鎸χ┲虢z蛋白做功能化修飾，使“小魚”可以將人體內(nèi)普遍存在的葡萄糖作為生物燃料，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧氣，一個個包裹著氧氣的小氣泡圍繞在“小魚”周圍，當(dāng)氣泡破裂便可驅(qū)動“小魚”向特定方向游動。

(記者董雪周琳)