【加拿大都市網】德國一組研究人員開發了一種僅以天然蛋白質為基礎的人工肌肉，這種天然蛋白質可以通過pH值和溫度變化來控制。
這項研究發表在《先進智能系統》期刊。「我們的人造肌肉仍然是一個原型，」弗賴堡大學的Stefan Schiller博士說。
「然而，這種材料的高生物相容性，以及調整其成分以匹配特定組織的可能性，可能為未來在重建醫學、修復術、製藥或軟機械人技術方面的應用鋪平道路，」他補充道。
過去，科學家們已經將天然蛋白質作為開發人工肌肉系統的基礎，並將其構建成微型分子機器或聚合物。然而，目前還沒有可能開發出完全以生物為基礎，在化學能量的幫助下自主移動的合成肌肉材料。
弗賴堡團隊使用的材料基於彈性蛋白，這是一種也存在於人體中的天然纖維蛋白，它能賦予皮膚和血管彈性。根據這種蛋白質的模型，研究人員開發了兩種類似彈性蛋白的蛋白質，例如，其中一種對pH值的波動作出反應，另一種對溫度的變化作出反應。
科學家們通過光化學交聯的方法將這兩種蛋白質結合起來，形成一種雙層材料。在這個過程中，可以靈活地塑造材料，並設定其移動的方向。
研究人員利用一種化學能源——亞硫酸鈉(sodium sulphite)作為燃料，成功地誘導了節奏性收縮。在振蕩化學反應中，由於幾個反應之間的特殊聯繫，pH值在循環中發生變化，增加的能量通過物質的非平衡態轉化為機械能量。
通過這種方式，研究人員誘導材料以周期性的方式自動收縮。在溫度變化的幫助下，他們還能夠調節收縮的開關。振蕩的化學反應在大約攝氏 20度的溫度下開始，材料開始有節奏地活動。在這個過程中，我們可以為物質設定特定的狀態，然後用另一種刺激來重新設定它們。科學家們因此實現了一個簡單的系統來實現在物質層面的學習和遺忘。
Schiller解釋說:「由於它來自於天然的蛋白質的彈性蛋白，並由我們通過生物技術手段生產，我們的材料具有高度的可持續性，這也與技術應用有關。」
他補充說：「在未來，這種材料可以進一步開發，以應對其他刺激，如環境中的鹽濃度，並消耗其他能源，如從生物質中提取的蘋果酸鹽。」
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