加工精度達14納米的蛛絲機器人可在人體內(nèi)游動 相關研究成果發(fā)表在《自然·通訊》上

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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)量小且非標準化。

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)生化學反應生成氧氣，一個個包裹著氧氣的小氣泡圍繞在“小魚”周圍，當氣泡破裂便可驅(qū)動“小魚”向特定方向游動。

(記者董雪周琳)