中科院制备出了稳定的具有高效自修复能力的一种材料

电影中的班纳博士变身绿巨人浩克，他需要一件具备超强拉伸力，最好还能受伤后自行愈合的战衣。这件战衣可能正在变为现实。12月22日，中科院深圳先进院戴卓君课题组与刘志远课题组合作的最新研究成果发表于Nature Chemical biology杂志。团队在合成生物学基础上，融合生物技术(BT)和信息技术(IT)，提出一种全新的可快速修复的活体材料构建思路，并将其推广应用于智能制造及可穿戴设备组装。

从提高线的强度、借鉴鱿鱼的构造到活体材料，人们早已对自修复材料展开探索。

比如美国一个服饰品牌，推出过能自动修复的衣服材料，其原理就是通过提高线的强度，使铁钉插入后不能将线割断，而只是把线拨开。然而其局限很大，面对锐器等造成的割裂，修复功能便无效了。

此后，科学家发现鱿鱼的环齿蛋白具有“自愈”性能。在带有这种蛋白涂层的纺织品上滴几滴温水，再把断面重叠在一起按压60秒左右，断面就会重新连接。然而，这样的修复方式其实无法使断裂面通过自修复弥合。

随后，合成生物学的快速发展为活体材料带来新的可能。传统的活体材料提出依靠微生物的生长繁殖实现自修复，这一过程往往需要花费数十小时甚至几天的时间。

对此，研究团队另辟蹊径，实现了材料修复时间的极大缩短。

抗原和抗体分子在结构上有一定的互补性，使得它们在极短的时间内，就可以发生特异的相互作用而稳定结合起来。这种结合力在外力破坏后，可以迅速还原，即实现快速修复。

基于这一原理，团队分别构建了表面展示有抗原和纳米抗体的两种工程菌株，之后，再以一定比例将两种菌株混合，通过抗原-抗体间的快速相互作用，制备出了稳定的具有高效自修复能力的一种材料(LAMBA)。

合格的自修复材料还应该是智能的，比如具备微生物强大的可编程能力。此前提到的“鱿鱼”材料，就是在蛋白提纯后，失去了这一能力。

因此，研究团队通过酶、纳米催化剂等，对LAMBA材料进行了探究，使其具备超强自修复能力及智能编程能力，并进一步探索其在可穿戴设备和生物传感器上的应用。

团队负责人表示，良好的拉伸性能和导电性能是可穿戴设备正常运行的前提。经测验，即使经过反复循环拉伸，LAMBA材料的导电性能依然能维持稳定。在遭破坏后，LAMBA材料可在短时间内快速修复至原有性能。

此外，实验结果显示，柔性LAMBA电生理传感器可以准确捕捉到肌肉电信号。相比金薄膜传感器，不仅具备良好的信噪比，也有更加均匀的反应形变程度。

“LAMBA材料在军事领域的应用令人兴奋，试想一下，未来如果将LAMBA材料用在特种军服或军用可穿戴设备上，那么，单兵作战的能力将会得到大幅增强。另外，生物活体材料强大的可编程能力，使得赋予战衣更多样的功能成为可能，这将使士兵能够更加从容地应对战场上各种复杂的环境与地形。”通讯作者刘志远在谈及应用场景时表示。(记者 袁斯茹)

关键词： 自修复能力 活体材料 可穿戴设备 智能制造