3D打印技術(shù)最終將走向何方？它能帶給人類什么樣的未來？最終，無論是我們的有生之年能否看到，我們都會有納米工廠，即分子水平的3D打印。在未來，我們能夠通過一個復(fù)雜的計算機系統(tǒng)把垃圾變成幾乎我們?nèi)魏蜗胍獤|西，任何硬件都能在分子水平上進行制造。
是的，你們中許多人可能在想：“這個瘋子在想什么？”然而，近日一對研究人員，弗吉尼亞理工大學(xué)的生物系統(tǒng)工程助理教授 Justin Barone和Ryan Senger發(fā)表了他們的研究成果，試圖將3D打印向分子水平推進。
這兩位科學(xué)家將3D打印與分子自組裝的思路結(jié)合起來創(chuàng)建他們稱之為“遺傳3D打印（genetic 3D printing）”的技術(shù)。所謂分子自組裝，是指分子在不受人類外力之介入下，自行聚集、組織成規(guī)則結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。分子自組裝也是一種自下而上的方式，與3D打印有類似之處。
兩位科學(xué)家的研究起源于一次偶然的發(fā)現(xiàn)：研究人員無意中創(chuàng)建了一種有能力自我組裝成纖維的蛋白。
當時他們只是試圖通過切掉一部分面筋蛋白質(zhì)來生產(chǎn)面筋膠粘劑。接下來發(fā)生的事情讓他們大吃一驚，那些被去掉的蛋白質(zhì)在燒杯中自組裝成了纖維！
“我最開始認為這是一個錯誤。”Barone說：“我認為是一個正在脫發(fā)的學(xué)生，把他掉落的頭發(fā)弄得滿實驗室都是從而導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。于是讓他戴個東西把頭發(fā)裹住，他照做了。這次我們更加小心，但是再次出現(xiàn)了纖維。我又對整個實驗室徹底地吸了一次塵。結(jié)果還是一樣。于是我們開始研究它們并意識到我們正在面臨一項重大發(fā)現(xiàn)。”
這些纖維的質(zhì)量堪比蜘蛛絲，這是科學(xué)家們多年以來一直試圖制造的東西。 蜘蛛絲的強度—重量比是鋼材的5倍，是各種應(yīng)用的理想材料。
研究人員重新開始，發(fā)現(xiàn)他們還可以通過操縱纖維的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變其顏色。但是這還不是全部。據(jù)天工社了解。研究人員將面筋蛋白與其它蛋白結(jié)合，能夠在分子水平打印出具有不同電特性、強度和顏色的纖維。
一般的3D打印是用軟件將計算機代碼和原料轉(zhuǎn)化成物理對象。而在目前的研究情況下，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們能夠使用遺傳圖譜作為他們的計算機代碼，通過對DNA進行倒推，將其插入到宿主細菌即e-coli菌。從那里，蛋白質(zhì)（原料）開始生長（這其實就是DNA的表達與蛋白質(zhì)的合成過程嘛），并彼此相互作用，形成研究人員已經(jīng)設(shè)定的纖維。
雖然聽起來實在太科幻了，但是 Justin Barone和Ryan Senger都認為，他們最終可能會利用這種方法在分子水平制造各種物體。 因為蛋白質(zhì)纖維是天然的構(gòu)建“磚塊”，一旦他們找到一種方法能夠使蛋白質(zhì)纖維組成更大的結(jié)構(gòu)，那么任何東西都能夠制造，無論是咖啡壺、還是人體骨骼，甚至肌肉。
研究人員目前正在努力推進他們的發(fā)現(xiàn)，并制造出了大量真絲般的纖維以用于各種用途。 此外，他們正在尋找各種方法來增加每根纖維的大小，最終實現(xiàn)制造更大的物體。
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