上海研發(fā)全球首款“蠶絲硬盤(pán)”：可植入人體，可控銷(xiāo)毀

 種桑養(yǎng)蠶，抽絲編絹。

未來(lái)，我們電腦使用的硬盤(pán)可能不是一款半導(dǎo)體產(chǎn)品，也不是一群大腸桿菌，而是來(lái)自一個(gè)蠶繭。

蠶繭 受訪者供圖

中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出全球首款天然生物蛋白硬盤(pán)存儲(chǔ)器——蠶絲硬盤(pán)，一個(gè)由蠶絲制成的硬盤(pán)：除了能存信息，還能裝東西，比如血液樣本、DNA、疫苗，甚至可以植入生物體。

8月10日，該研究的主要完成人之一、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師、上海微系統(tǒng)所2020前沿實(shí)驗(yàn)室主任陶虎告訴澎湃新聞，蠶絲硬盤(pán)能同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)字信息和生命信息；其生物兼容性良好，可以植入活的生物體，比如人體，長(zhǎng)期保存甚至永久保存，像電影中士兵佩戴的銘牌一樣，制成永不丟失的生命銘牌；又能根據(jù)設(shè)定，制成壽命可控的時(shí)間膠囊，可控地降解，可控消失。它有望在外太空等極端條件下保存信息。

陶虎表示，對(duì)于蠶絲硬盤(pán)來(lái)說(shuō)，好萊塢諜戰(zhàn)大片中用微波爐破環(huán)硬盤(pán)的情節(jié)可能會(huì)被改寫(xiě)，因?yàn)檫@款硬盤(pán)不畏強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)輻射。在微波爐中高火30分鐘后，蠶絲硬盤(pán)中的信息仍“安然無(wú)恙”。目前蠶絲硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量已可達(dá)64GB每平方英寸。

陶虎課題組聯(lián)合美國(guó)紐約州立大學(xué)石溪分校和德州大學(xué)奧斯汀分校相關(guān)課題組，首次實(shí)現(xiàn)了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲(chǔ)技術(shù)。

示意圖，蠶絲硬盤(pán)上的點(diǎn)陣 受訪者供圖

8月11日，相關(guān)論文以長(zhǎng)文形式在線發(fā)表在國(guó)際知名期刊《自然納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。研究團(tuán)隊(duì)已用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“家蠶食葉圖”、“空谷鳥(niǎo)鳴曲”等圖像和音頻文件準(zhǔn)確記錄、存儲(chǔ)和“閱讀”的原理驗(yàn)證。

陶虎介紹，蠶絲蛋白被制成硬盤(pán)后，人們想要存儲(chǔ)的信息，可以通過(guò)近場(chǎng)紅外納米光刻系統(tǒng)寫(xiě)入，并用同一套系統(tǒng)讀取。通過(guò)改變寫(xiě)入光的能量，可以調(diào)節(jié)蠶絲蛋白上加工圖的形貌，比如凸起或凹下，從而實(shí)現(xiàn)原位重復(fù)擦寫(xiě)。這樣的存取原理，與“CD”或“DVD”光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)相似。

論文的共同通訊作者紐約州立大學(xué)石溪分校劉夢(mèng)昆教授表示，基于原子力顯微鏡的近場(chǎng)光學(xué)技術(shù)，為生物材料在納米尺度下的原位加工和表征提供了可能。通過(guò)納米針尖，將紅外光聚焦在極小的尺度下，對(duì)蠶絲蛋白進(jìn)行改性，從而達(dá)到信息存儲(chǔ)和讀取的目的。后期可以進(jìn)一步結(jié)合多探針平行加工技術(shù)和快速移動(dòng)平臺(tái)，未來(lái)有潛力實(shí)現(xiàn)可比擬商業(yè)化硬盤(pán)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)密度和讀寫(xiě)速度。

陶虎表示，蠶絲蛋白存儲(chǔ)器作為一種高容量、高可靠性的新型存儲(chǔ)技術(shù)，不僅可以像普通半導(dǎo)體硬盤(pán)那樣存儲(chǔ)數(shù)字信息，還可為活性生物信息儲(chǔ)存提供一個(gè)功能巨大的平臺(tái)，用于采集存儲(chǔ)生物信息，同時(shí)存儲(chǔ)人體DNA和血液樣本。并且這種存儲(chǔ)器還能按照預(yù)設(shè)的時(shí)序可控銷(xiāo)毀，從而用于信息保密。此外，由于蠶絲蛋白存儲(chǔ)器極易摻雜各種功能分子進(jìn)行功能化，因而可以增加信息存儲(chǔ)的維度。未來(lái)通過(guò)對(duì)蠶絲蛋白存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量和讀寫(xiě)速率的不斷優(yōu)化改進(jìn)，該技術(shù)有望成為下一代高容量、高可靠的信息存儲(chǔ)技術(shù)。

春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干。

8500年前，世界最早的蠶絲制品出現(xiàn)在中國(guó)。古人可能很難想象到，蠶絲除了能做織成綾羅綢緞，做旗袍，還能做硬盤(pán)。

蠶絲硬盤(pán)是陶虎研究團(tuán)隊(duì)的新成果。2018年，他們還在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上發(fā)表論文，將蠶絲做成可降解且降解速率可控的“骨釘”。從售價(jià)千余元、用掉5公斤蠶絲才能做一床的蠶絲被，到0.5克蠶繭就能做一套的價(jià)值1萬(wàn)元左右的蠶絲蛋白骨釘，古老的桑蠶產(chǎn)業(yè)有望躋身高科技高附加值的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)。

陶虎還透露，根據(jù)族譜，他是陶淵明的后人。除了《桃花源記》、《歸去來(lái)兮辭》等文學(xué)作品，蠶絲硬盤(pán)是東晉詩(shī)人陶淵明家族的新貢獻(xiàn)。