科學(xué)家開發(fā)出分子水平3D打印技術(shù)：基因3D打印

        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？認(rèn)為，最終，無論是我們的有生之年能否看到，我們都會(huì)有納米工廠，即分子水平的3D打印。設(shè)想在未來，我們能夠通過一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)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(jìn)行制造。
       是的，知道，你們中許多人可能在想：“這個(gè)瘋子在想什么？”然而，近日一對(duì)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(jìn)。
       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?。╣enetic 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(dāng)時(shí)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(rèn)為這是一個(gè)錯(cuò)誤?！盉arone說：“我認(rèn)為是一個(gè)正在脫發(fā)的學(xué)生，把他掉落的頭發(fā)弄得滿實(shí)驗(yàn)室都是從而導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。于是讓他戴個(gè)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(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)到我們正在面臨一項(xiàng)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(qiáng)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)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(qiáng)度和顏色的纖維。
        一般的3D打印是用軟件將計(jì)算機(jī)代碼和原料轉(zhuǎn)化成物理對(duì)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(jì)算機(jī)代碼，通過對(duì)DNA進(jìn)行倒推，將其插入到宿主細(xì)菌即e-coli菌。從那里，蛋白質(zhì)（原料）開始生長（注：這其實(shí)就是DNA的表達(dá)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(shí)在太科幻了，但是 Justin Barone和Ryan Senger都認(rèn)為，他們最終可能會(huì)利用這種方法在分子水平制造各種物體。 因?yàn)榈鞍踪|(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(jìn)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(shí)現(xiàn)制造更大的物體。