蠶絲還能做傳感器材料

說到蠶絲，你會想到什么詩句？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?上觀新聞記者獲悉，中科院上海微系統所陶虎課題組聯合美國紐約州立大學石溪分校和德州大學奧斯汀分校相關課題組，國際上首次實現了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲技術。北京時間8月11日凌晨，相關成果以長文形式發表在國際知名期刊《自然?納米科技》上。

身處惡劣環境，存儲的信息也不會丟失

當前的半導體存儲技術越來越難滿足日益增長的信息存儲需求。而生命科學與半導體技術的融合，給信息存儲帶來了新思路，各種基于生物介質的存儲技術應運而生，如高容量DNA存儲技術。

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。蠶絲蛋白存儲器因此具有一些獨特的優勢：存儲容量大，每平方英寸可存儲64 GB數據；原位可多次重復擦寫；可同時存儲二進制數字信息以及與生命活動直接相關的生物信息；可以植入生物體長期保存，也可以在預設的時間內可控降解。

蠶絲蛋白存儲器

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

不僅存儲數字信息，還可存儲生物體DNA和血液樣本

上海微系統所2020前沿實驗室主任陶虎研究員作為該項技術的首倡者和主要發明人介紹說：“蠶絲蛋白存儲器，不僅可以像普通半導體硬盤那樣存儲數字信息，還可存儲人體DNA和血液樣本；并且這種存儲器還能按照預設的時序可控銷毀，從而用于信息保密。”

蠶絲從傳統紡織材料轉變成高科技的傳感器材料

怎么會想到把蠶絲蛋白應用于電子信息領域？陶虎告訴解放日報?上觀新聞記者，他從小就熟讀陶淵明關于蠶絲的古詩，原來只知道蠶絲可以做被子，沒想到蠶絲蛋白還能用于細胞培養，“對于和生物應用相關的信息技術，我一直都非常感興趣。”

蠶繭產地不同，是否會影響批量化生產？蠶絲蛋白如何進行防腐？“雖然蠶繭產地不同，我們制定了相關標準，從生產源頭和工藝上進行質量控制。對蠶絲蛋白做一些功能化處理，比如加入一些抗生素，可以抑制細菌。”陶虎介紹。

最讓陶虎感到興奮的是，蠶絲蛋白可以存儲生命特征信息，“被存儲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。”

這一技術未來的商業化前景如何？紐約州立大學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，對蠶絲蛋白進行改性從而達到信息存儲和讀取的目的。后期，我們將結合多探針平行加工技術和快速移動平臺，未來有潛力實現可比擬商業化硬盤的存儲密度和讀寫速度。”

據介紹，這一技術已申請專利，未來也將進行商業化布局。