科技日报|全球首款“蚕丝硬盘”问世！可植入人体，可存储DNA( 二 )
“蚕丝蛋白存储器不仅可以像普通半导体硬盘那样存储图像、音频、文字等数字化可编码信息 ， 还可为活性生物信息储存提供一个功能巨大的平台 ， 用于采集存储生物信息 ， 同时可存储生物体DNA和血液样本 。 ”该项技术的首倡者和主要发明人、上海微系统所2020前沿实验室主任陶虎表示 ， 通过调控蛋白质的降解速度 ， 这种存储器还能够按照预设的时序可控销毁 ， 从而用于信息保密 。
那么 ， 蚕丝硬盘为何能保存有活性的生物分子？
据科研人员介绍 ， 蚕丝蛋白存储器的形成过程是一个将蚕丝反向变成蚕丝蛋白溶液再将其旋涂成薄膜的过程 。
如果要保存有活性的生物分子 ， 可在将蚕丝变成蚕丝蛋白溶液后 ， 将带有血红蛋白、白蛋白、葡萄糖等生命体特征的标记物融入其中 ， 这就完成了生命体信息存储的全过程 ， 如果再通过激光等手段在丝素蛋白膜上进行高密度的点阵加工 ， 通过二进制数字编码 ， 便可将数字信息和生命体信息同时存储到蚕丝硬盘上 。
本文插图
蚕丝蛋白溶液 。 受访者供图
据介绍 ， 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 ， 使其不受破坏 。
此外 ， 经过手术就可将蚕丝硬盘植入生物体内 ， 并且由于蚕丝蛋白的生物兼容性良好 ， 植入生物体内后也基本不会产生排斥反应 。
技术成熟有待验证
实现大规模商用还有一段距离
科技日报采访人员获悉 ， 该存储器可以在一平方英寸（约6.45平方厘米）的面积上存储64GB的数据 ， 如果折算成传统的半导体存储器 ， 一颗3.5英寸的蚕丝蛋白存储器的容量超过0.5TB（512GB） 。
“一颗3.5英寸（蚕丝蛋白）蚕丝蛋白存储器所用的蚕丝连0.1克都不到 ， 照此推算 ， 一个蚕茧就可以制备出具有1—3TB存储空间的存储器 ， 而一条重约1.5公斤的天然蚕丝被所需要的蚕茧可制成上万颗该规模的天然蚕丝存储器 。 ”陶虎介绍说 。 这意味着蚕丝蛋白存储器如果能实现批量化生产 ， 将极大降低存储器的生产成本 。
那么 ， 蚕茧产地不同 ， 是否会影响蚕丝硬盘的质量？蚕丝蛋白如何防腐？蚕丝硬盘未来是否可以进行大规模生产？针对这些问题 ， 陶虎一一进行了解答 。
“虽然蚕茧产地不同 ， 品质也各有差异 ， 但是我们制定了相关标准 ， 可以在工艺上进行质量控制 。 ”他表示 ， 在产品防腐的问题上 ， 首先蚕丝蛋白本身就具备一定的抗菌效果 ， 并且研究人员会进一步对蚕丝蛋白做一些功能化处理 ， 比如通过加入一些抗生素来达到抑制细菌的目的 。
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谈及未来是否能实现产业化生产 ， 陶虎称此项研究仍较为前沿 ， 技术是否成熟有待进一步验证 ， 因此离商用还有一段距离 ， 后续还将继续在提高存储容量及信息读取速度等方面进行深入研究 。
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也表示：“相比传统紫外光刻和电子束光刻技术 ， 基于原子力显微镜的近场光学技术为生物材料在纳米尺度下的原位加工和表征提供了可能 。 后期可以进一步结合多探针平行加工技术和快速移动平台 ， 让蚕丝硬盘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 。 ”
来源：科技日报 文中图片除标注外来自网络
编辑：刘义阳
审核：管晶晶
终审：冷文生
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