比钢丝绳强5倍：中国科学家3D打印蜘蛛丝复杂三维纳米结构

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，成功用基因重组的蜘蛛丝蛋白3D打印出纳米机器人。相关研究成果被发表于《Nature Communications》。

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。

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。