加工精度14 nm的蜘蛛丝机器人 可以在人体内游动

有胡须的小鱼可以在人体的血糖环境中游动，当环境满足设定条件时，会自动降解释放药物.近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所团队与上海交通大学夏、钱志刚合作，用基因重组蜘蛛丝蛋白3D打印纳米机器人，加工精度达到14纳米。该技术有望应用于智能仿生传感、纳米机器人给药等领域。相关研究成果近日发表于国际知名学术期刊《自然通讯》。

蜘蛛丝在人们的生活中并不起眼，实际上是自然界中的一种高强度纤维。它的硬度和韧性甚至是同规格钢丝的两倍，但缺点是产量小，不标准化。

为了批量获得“升级版”的蜘蛛丝蛋白，研究人员从天然蜘蛛丝中提取了一段强度和重复性都很好的基因序列，并转移到大肠杆菌中培养，从而生成3D打印所需的蜘蛛丝蛋白。

电子束三维光刻可以进一步提高加工精度。然而，由于各种材料的强度不足，电子束三维光刻容易崩溃。因为他经常和蛛丝打交道，胡涛想到了蛛丝蛋白。“太不可思议了！蜘蛛丝蛋白天然抗菌、强力、可降解，并成功实现了三维光刻，3D打印的加工精度从100纳米提升到14纳米。”胡涛说，“14纳米相当于单个蛛丝蛋白分子的大小，这已经接近精度极限。”

由于在血液和其他环境中游泳，纳米机器人被设计成鱼的形状。“小鱼”最精致的部分是它的胡须，只有50纳米厚，大约是头发直径的千分之一。

有趣的是，3D打印的“小鱼”虽然没有动力系统，却可以在人的血液中自由游动。研究人员从基因层面对蜘蛛丝蛋白进行功能性修饰，使“小鱼”可以利用人体内普遍存在的葡萄糖作为生物燃料，通过化学反应产生氧气。包裹着氧气的小气泡包围着“小鱼”，当气泡破裂时，可以带动“小鱼”向特定方向游动。