说到蚕丝想到蚕丝被?脑洞不够大!它可存储数字信息、生物体DNA和血液样本

2020-08-11 06:08:31 上观新闻

说到蚕丝,你会想到什么诗句?是李商隐的“春蚕到死丝方尽”?还是陶渊明的“但愿桑麻成,蚕月得纺绩”?这些都是蚕丝传统的纺织材料功能。你可知道,蚕丝还能做传感器材料?

解放日报上观新闻记者获悉,中科院上海微系统所陶虎课题组联合美国纽约州立大学石溪分校和德州大学奥斯汀分校相关课题组,国际上首次实现了基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术。北京时间8月11日凌晨,相关成果以长文形式发表在国际知名期刊《自然纳米科技》上。

身处恶劣环境,存储的信息也不会丢失

当前的半导体存储技术越来越难满足日益增长的信息存储需求。而生命科学与半导体技术的融合,给信息存储带来了新思路,各种基于生物介质的存储技术应运而生,如高容量DNA存储技术。

作为一种天然生物蛋白,蚕丝蛋白具有良好生物兼容性、易于掺杂功能化、降解速率可控等特点。蚕丝蛋白存储器因此具有一些独特的优势:存储容量大,每平方英寸可存储64 GB数据;原位可多次重复擦写;可同时存储二进制数字信息以及与生命活动直接相关的生物信息;可以植入生物体长期保存,也可以在预设的时间内可控降解。

蚕丝蛋白存储器

此外,蚕丝蛋白存储器还能在高湿度、高磁场或强辐射等恶劣环境下长期稳定工作,将它们置于相对湿度90%或7特斯拉磁场或25千戈瑞辐射环境下,存储的信息也不会丢失。

不仅存储数字信息,还可存储生物体DNA和血液样本

上海微系统所2020前沿实验室主任陶虎研究员作为该项技术的首倡者和主要发明人介绍说:“蚕丝蛋白存储器,不仅可以像普通半导体硬盘那样存储数字信息,还可存储人体DNA和血液样本;并且这种存储器还能按照预设的时序可控销毁,从而用于信息保密。”

蚕丝从传统纺织材料转变成高科技的传感器材料

怎么会想到把蚕丝蛋白应用于电子信息领域?陶虎告诉解放日报上观新闻记者,他从小就熟读陶渊明关于蚕丝的古诗,原来只知道蚕丝可以做被子,没想到蚕丝蛋白还能用于细胞培养,“对于和生物应用相关的信息技术,我一直都非常感兴趣。”

蚕茧产地不同,是否会影响批量化生产?蚕丝蛋白如何进行防腐?“虽然蚕茧产地不同,我们制定了相关标准,从生产源头和工艺上进行质量控制。对蚕丝蛋白做一些功能化处理,比如加入一些抗生素,可以抑制细菌。”陶虎介绍。

最让陶虎感到兴奋的是,蚕丝蛋白可以存储生命特征信息,“被存储的血红蛋白在两周以后,生物活性依旧保持得很好,甚至无需放在冰箱里。”

这一技术未来的商业化前景如何?纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授作为论文的共同通讯作者介绍:“我们通过纳米针尖将红外光聚焦在极小的尺度下,对蚕丝蛋白进行改性从而达到信息存储和读取的目的。后期,我们将结合多探针平行加工技术和快速移动平台,未来有潜力实现可比拟商业化硬盘的存储密度和读写速度。”

据介绍,这一技术已申请专利,未来也将进行商业化布局。

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