蠶絲還能做傳感器材料

說到蠶絲，你會(huì)想到什么詩句？是李商隱的“春蠶到死絲方盡”？還是陶淵明的“但愿桑麻成，蠶月得紡績”？這些都是蠶絲傳統(tǒng)的紡織材料功能。你可知道，蠶絲還能做傳感器材料？

解放日報(bào)?上觀新聞?dòng)浾攉@悉，中科院上海微系統(tǒng)所陶虎課題組聯(lián)合美國紐約州立大學(xué)石溪分校和德州大學(xué)奧斯汀分校相關(guān)課題組，國際上首次實(shí)現(xiàn)了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲(chǔ)技術(shù)。北京時(shí)間8月11日凌晨，相關(guān)成果以長文形式發(fā)表在國際知名期刊《自然?納米科技》上。

身處惡劣環(huán)境，存儲(chǔ)的信息也不會(huì)丟失

當(dāng)前的半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)越來越難滿足日益增長的信息存儲(chǔ)需求。而生命科學(xué)與半導(dǎo)體技術(shù)的融合，給信息存儲(chǔ)帶來了新思路，各種基于生物介質(zhì)的存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如高容量DNA存儲(chǔ)技術(shù)。

作為一種天然生物蛋白，蠶絲蛋白具有良好生物兼容性、易于摻雜功能化、降解速率可控等特點(diǎn)。蠶絲蛋白存儲(chǔ)器因此具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢：存儲(chǔ)容量大，每平方英寸可存儲(chǔ)64 GB數(shù)據(jù)；原位可多次重復(fù)擦寫；可同時(shí)存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)字信息以及與生命活動(dòng)直接相關(guān)的生物信息；可以植入生物體長期保存，也可以在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)可控降解。

蠶絲蛋白存儲(chǔ)器

此外，蠶絲蛋白存儲(chǔ)器還能在高濕度、高磁場或強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，將它們置于相對濕度90%或7特斯拉磁場或25千戈瑞輻射環(huán)境下，存儲(chǔ)的信息也不會(huì)丟失。

不僅存儲(chǔ)數(shù)字信息，還可存儲(chǔ)生物體DNA和血液樣本

上海微系統(tǒng)所2020前沿實(shí)驗(yàn)室主任陶虎研究員作為該項(xiàng)技術(shù)的首倡者和主要發(fā)明人介紹說：“蠶絲蛋白存儲(chǔ)器，不僅可以像普通半導(dǎo)體硬盤那樣存儲(chǔ)數(shù)字信息，還可存儲(chǔ)人體DNA和血液樣本；并且這種存儲(chǔ)器還能按照預(yù)設(shè)的時(shí)序可控銷毀，從而用于信息保密。”

蠶絲從傳統(tǒng)紡織材料轉(zhuǎn)變成高科技的傳感器材料

怎么會(huì)想到把蠶絲蛋白應(yīng)用于電子信息領(lǐng)域？陶虎告訴解放日報(bào)?上觀新聞?dòng)浾撸麖男【褪熳x陶淵明關(guān)于蠶絲的古詩，原來只知道蠶絲可以做被子，沒想到蠶絲蛋白還能用于細(xì)胞培養(yǎng)，“對于和生物應(yīng)用相關(guān)的信息技術(shù)，我一直都非常感興趣。”

蠶繭產(chǎn)地不同，是否會(huì)影響批量化生產(chǎn)？蠶絲蛋白如何進(jìn)行防腐？“雖然蠶繭產(chǎn)地不同，我們制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從生產(chǎn)源頭和工藝上進(jìn)行質(zhì)量控制。對蠶絲蛋白做一些功能化處理，比如加入一些抗生素，可以抑制細(xì)菌。”陶虎介紹。

最讓陶虎感到興奮的是，蠶絲蛋白可以存儲(chǔ)生命特征信息，“被存儲(chǔ)的血紅蛋白在兩周以后，生物活性依舊保持得很好，甚至無需放在冰箱里。”

這一技術(shù)未來的商業(yè)化前景如何？紐約州立大學(xué)石溪分校劉夢昆教授作為論文的共同通訊作者介紹：“我們通過納米針尖將紅外光聚焦在極小的尺度下，對蠶絲蛋白進(jìn)行改性從而達(dá)到信息存儲(chǔ)和讀取的目的。后期，我們將結(jié)合多探針平行加工技術(shù)和快速移動(dòng)平臺(tái)，未來有潛力實(shí)現(xiàn)可比擬商業(yè)化硬盤的存儲(chǔ)密度和讀寫速度。”

據(jù)介紹，這一技術(shù)已申請專利，未來也將進(jìn)行商業(yè)化布局。