最新のブレークスルー!中国の科学者がクモの糸で作られた3Dプリントナノロボットを開発した?

最新のブレークスルー!中国の科学者がクモの糸で作られた3Dプリントナノロボットを開発した?
この投稿は warrior bear によって 2021-9-18 22:37 に最後に編集されました。

新華社通信の公式微博アカウントによると、最近、中国科学院上海マイクロシステム・情報技術研究所のタオ・フー氏のチームは、上海交通大学の夏小霞氏と銭志剛氏と共同で、遺伝子組み換えクモ糸タンパク質を使用したナノロボットの3Dプリントに成功した。関連する研究結果は最近、国際的に有名な学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されました。

この技術の加工精度は14nmに達すると報告されており、これは天然シルクタンパク質の単一分子サイズ(約10nm)に近く、従来の技術よりも1桁高いものです。 クモ糸タンパク質は、優れた弾力性と強度を持つクモ糸の主成分であることが分かっています。グリシン、アラニン、少量のセリン、その他のアミノ酸モノマータンパク質分子鎖が含まれています。
クモの糸に含まれる不規則なタンパク質分子鎖(非晶質領域)はクモの糸に弾力性を与え、規則的なタンパク質分子鎖(結晶領域)はクモの糸に強度を与えます。

実験によると、クモの糸で作られたロープは同じ太さの鋼鉄ロープよりも丈夫で、鋼鉄ロープの 5 倍の重さにも耐え、切れないそうです。
クモ糸タンパク質の優れた機械的強度は、複雑な 3 次元ナノ構造を支える重要なサポートとなります。その優れた生体適合性により、さらなる機能化が可能になり、薬剤を搭載し、駆動可能で分解可能な 4D ナノ機能デバイス (時間的および空間的に変形可能) を実現できます。これらのデバイスは、インテリジェントなバイオニック知覚、薬物送達ナノロボット、臓器オンチップなどの研究分野で明確な応用の見通しがあります。


自然界で大量のクモ糸を得ることは非常に難しいため、研究チームは遺伝子組み換えクモ糸タンパク質フォトレジストを革新的に開発しました。組み換えクモ糸の遺伝子断片と分子量を最適化し、数百万の電子に基づく大規模シミュレーションを組み合わせることで、研究チームは加速電圧をリアルタイムで制御し、シルクタンパク質フォトレジストにおける電子の浸透深さ、滞留位置、エネルギー吸収ピークを調整し、分子レベルの精度で真の3次元ナノ機能デバイスを直接描画することを実現しました。
3D直接書き込みナノロボットは、血液などの環境下で泳ぐ必要があるため、魚の形に設計されている。この「小魚」の最も繊細な部分はヒゲで、その太さはわずか50ナノメートル、髪の毛の直径の約1000分の1である。興味深いことに、この 3D プリントされた「小魚」には動力システムがないにもかかわらず、人間の血液の中で自由に泳ぐことができます。研究者らは、遺伝子レベルでクモ糸タンパク質の機能を変更し、「小魚」が人体によく存在するブドウ糖をバイオ燃料として利用し、化学反応を起こして酸素を生成できるようにした。酸素の小さな泡が「小魚」の周囲を取り囲み、泡が破裂すると、「小魚」を特定の方向に泳がせることができる。また、機能加工により、pH、温度、光などの条件に敏感に反応するように「小魚」を設定することができます。環境が設定条件に達すると、「小魚」は自動的に分解され、体に負担をかけません。


この技術成果の処理精度は14ナノメートルに達すると報告されており、この技術はインテリジェントバイオニック知覚、薬物送達ナノロボットなどの分野での活用が期待されています。
参考文献:
新華社:「中国の科学者が作ったクモの糸は、超「鋼鉄」であるナノロボットにすることができる!」 》
クモタンパク質、ナノロボット、直接フォトリソグラフィー

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