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合成生物学|你见过快速自愈的活体材料吗？( 二 )


由于LAMBA前体材料性质与水凝胶相近 ， 因此 ， 结合传统的材料加工工艺（如3D打印、微流控等）就可以将LAMBA材料自由地加工成形态、性能各异的材料 。
“可编程”活体材料让设备更智能
合格的自修复材料还应该是智能的 ， 生物活体材料最大的优势之一就在于微生物强大的可编程能力 ， 因此 ， 研究团队也从两方面对此进行了探究 。
一方面 ， 通过在两种工程细菌表面展示酶和纳米催化剂 ， 然后将其制成LAMBA材料 ， 最终成功将农药的主要成分对氧磷降解为低毒害的对氨基苯酚 。 另一方面 ， 在一种细菌表面展示淀粉水解酶而在另一种细菌胞内表达海藻糖合成酶 ， 这样 ， 淀粉先被淀粉水解酶转化为麦芽糖 ， 然后麦芽糖作为底物再被运输到另一种工程菌胞内被海藻糖合酶转化为海藻糖 。
LAMBA材料具备的超强自修复能力以及智能编程能力启发研究团队进一步探究其在可穿戴设备和生物传感器上的应用 。
可穿戴设备能通过检测人体基本生理信号达到日常健康检测、辅助康复治疗等效果 ， 良好的拉伸性能和导电性能是其正常运行的前提 。 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 。 且遭破坏后 ， LAMBA材料可在短时间内快速修复至原有性能 。
人体的神经肌肉活动均伴随着电生理信号的产生 ， 电生理传感器可用于不同频率神经肌肉电生理信号的捕捉 。 对肌肉电信号的准确获取 ， 一方面可以用于评估肌肉的健康状态 ， 另一方面也可以用于计算评估人体瞬时的动作意图 ， 进而去控制外部设备 ， 如假肢和外骨骼等 。 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 ， 并且相比于相同方法制备的单菌或金薄膜传感器显示了更好的信噪比 。
另一方面 ， 作为柔性材料 ， LAMBA在应变传感器的制备中也具有显著优势 ， 与金薄膜制成的传感器相比 ， 柔性LAMBA应变传感器能更加均匀地反应形变程度 。
BT与IT在合成生物学里“碰撞”出无限的可能
IT技术与BT技术是影响人类未来发展的两大技术 ， 一直以来科学界与产业界对两个领域相互融合、交叉研究的呼声高涨 。 未来 ， 这种创新的“BT+IT”协同制造模式必将带来一次大的技术革新 。
该科研团队认为 ， 这种材料在诸多领域都有着极大的应用前景 。 “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 ， 赋予战衣更多样的功能将成为可能 ， 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 。

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