中美科学家联合研制可用于生物微纳传感器的蚕丝存储器

中美科学家联合研制可用于生物微纳传感器的蚕丝存储器

• 来源:网络
• 更新日期:2020-08-11

摘要：但愿桑麻成，蚕月得纺绩”，除了飘逸亮丽的丝绸，蚕丝蛋白还能用来做成数据存储器，不仅可以存储数字信息，还能长期“保鲜”存储血红蛋白、DNA、活性药物等生物分子。更神奇的是，这轻

但愿桑麻成，蚕月得纺绩”，除了飘逸亮丽的丝绸，蚕丝蛋白还能用来做成数据存储器，不仅可以存储数字信息，还能长期“保鲜”存储血红蛋白、DNA、活性药物等生物分子。更神奇的是，这轻薄的柔性硬盘，还能植入生命体内，可控适时降解。

这是真的!记者从中国科学院上海微系统与信息技术研究所获悉，该所陶虎课题组与国际同行合作，成功研制出世界首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器——蚕丝蛋白存储器。今天凌晨，《自然-纳米技术》以长文形式在线发表了这项成果。

当陶渊明在1600多年前吟咏出《归园田居》时，绝对想不到，他的第五十四代嫡系后人陶虎，会将此作为自己科研的灵感来源。

今年38岁的陶虎，从小耳濡目染江西丝绸之柔美，在攻读博士期间发现蚕丝蛋白竟还可用于组织工程。结合自己微电子研究背景，他将用蚕丝蛋白制作微纳电子元件作为自己的科研方向之一。由于蚕丝蛋白在人体集成器件上有独特优势，多年来，陶虎的实验室已开发出一系列基于蚕丝蛋白的高科技传感器。

“我们发现，在各类生物相关的微纳传感器中，存储器是迫切需要解决的一种器件。”陶虎说，他们发现蚕丝蛋白可选择吸收红外光，于是利用近场红外纳米光刻技术，将蚕丝蛋白当作光盘，在上面实现数字信息的写入和读取。

此次发布的这块蚕丝蛋白硬盘存储器，每平方英寸的存储容量可达64GB，而且在外接配套“光驱”后，可重复读取擦写文字、图片、音频等数据。未来，课题组还将继续改进技术，提高其读写速度。到目前为止，团队已用这种技术实现了“家蚕食叶图”“空谷鸟鸣曲”等图像和音频文件的准确记录、存储和“阅读”的原理验证。

值得一提的是，这种存储器的数据稳定性极高，能够耐受高湿度、高磁场和强辐射等恶劣环境。最神奇的是，“蚕丝硬盘”能保存有活性的生物分子。陶虎解释，蚕丝蛋白是一种厌水性材料，在一定纳米尺度下会形成防水、防气的致密结构，保护包覆在其中的蛋白质、葡萄糖、DNA等易于损坏的有机分子——若以此制成宇宙旅行的“时间胶囊”，可携带更多的人体生物信息。

“作为一种蛋白质，蚕丝蛋白的降解可人为控制。”据此，陶虎和同事们设计出了一系列控制蚕丝蛋白硬盘降解的办法，可根据需要实现从几天到几年的存储时效控制。

论文共同通讯作者、美国纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授表示，该技术有潜力实现可比拟商业化硬盘存储器的存储密度和读写速度，有望成为下一代高容量、高可靠的信息存储技术。

鉴于各地生产的蚕茧质量不一，为确保提取蚕丝蛋白的质量，研发团队还提前布局，找寻特定蚕茧供应来源，并培育出特定的产丝蚕种。