【据phys网站2016年12月26日报道】美国塔夫茨大学(Tufts University)的工程师已经开发了一种新格式的丝绸蛋白制成的固体,可以预编程生物、化学或光学功能,可在受力、受光的情况下会改变颜色,论文发表在本周国家科学院(PNAS)的论文集中。使用基于蛋白质自组装的水基制造方法,研究人员用使丝绸具有耐久性的丝素蛋白制造出三维的块状材料,然后用水溶性分子处理块状材料,制作出从纳米到微观尺度的多种固体形状。这种材料具有嵌入的、预先设计的功能。例如,研究人员设计的一种手术针,在接近其机械极限且即将失效时,针的颜色会改变;此外还可以根据需要,设计对红外光做出响应受热升温的功能性螺钉以及能够持续释放生物活性剂(例如酶)的生物相容性成分,这些特性的应用可以包括用于骨骼的新机械部件,它可以嵌入生长因子或酶,在达到其扭矩极限时改变颜色的外科螺钉;硬件方面如螺母和螺栓,感知并显示其周围的环境状况,或可以改造或重塑家庭用品。丝绸独特的晶体结构使其成为自然界最坚韧的材料之一。丝素中存在的不溶性蛋白纤维素具有显著的保护其他材料的能力,同时具有完全的生物相容性和可生物降解性。将功能元件嵌入生物聚合物中,控制其自组装和修改其最终形式的能力可为生物高性能多功能材料的制造提供了巨大潜力。
用金色纳米棒制造的丝素蛋白螺丝当暴露于LED发射的红外光时受热,温度升至160℃。来源:丝绸实验室(Silklab),塔夫茨大学工程学院生物医学工程系。