思柯

以自然之名

思柯

花鳥魚蟲，天地萬物，至善至美的大自然總能給人帶來驚喜?？此票拔⒌闹┲?、壁虎、常春藤；魚鱗、貝殼、蝴蝶的翅膀……經(jīng)由億萬年的進化，擁有了近乎完美的精細結(jié)構(gòu)和獨特功能。它們以自然之名，表達著非凡的創(chuàng)造力和難以言說的美妙。面對神秘莫測的大自然，人類不是只有贊嘆和流連忘返，而是早已踏上探索的征程。

仿生學就是人類“道法自然”的代表作。在人類文明的進程中，仿生思維比比皆是，像鋸齒、漁網(wǎng)、飛機、雷達等等發(fā)明的靈感都來源于大自然的激發(fā)。仿生學作為一門新學科，誕生于1960年，Jack E.Steele博士在美國召開的第一屆仿生學討論會上為之命名。新型仿生材料則是近年快速崛起的仿生學研究領(lǐng)域，并已走向材料、化學、物理、生物、納米、制造及信息技術(shù)等多學科交叉的前沿。

天然生物材料蘊含著無窮的魅力和設(shè)計創(chuàng)意。蜘蛛絲的堅韌性就超越了所有的人造材料，科學家借助于基因工程研發(fā)蜘蛛絲蛋白，并設(shè)法把絲蛋白組裝成有用的纖維，目前已有數(shù)家公司齊頭并進，開始生產(chǎn)應(yīng)用于日化、醫(yī)學和紡織品的人造蛛絲；對蜥蜴、常春藤的研究，帶來了可以攀爬的壁虎皮膚和功能強大的醫(yī)用膠水；來自豬籠草、蝴蝶、鯊魚等生物靈感的防水、防油和防其他液體的纖維和涂料，即將催生一批運動及軍用尖端面料，紡織品的前景因此令人矚目。

超越自然始于了解自然。對于材料科學家來說，分析天然生物材料的結(jié)構(gòu)并嘗試學習這種結(jié)構(gòu)上的復雜性，是創(chuàng)造出超級材料的必經(jīng)之路。通過對海洋聚合物的解構(gòu)和模擬，科學家參照蚌類黏線中的蛋白質(zhì)鏈，研發(fā)了能在水下使用的膠水；海參調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)分子改變膠原纖維連接，從而進行軟硬體切換的敏感性被用于開發(fā)高級的腦電極；犰狳外殼、珍珠母和魚鱗物理結(jié)構(gòu)和機理的破解，有望實現(xiàn)用廉價材料制造出可以自我修復的超硬物質(zhì)或是替代人體器官的生物移植物。

仿生生物材料在結(jié)構(gòu)和功能上的突破還使得系統(tǒng)仿生成為可能。科學家正致力于讓生物材料研究“人類化”，研究者使用先進的生物材料和技術(shù)誘導細胞生長成簡化卻功能齊全的微型器官，進而在器官連接之后能模擬人類身體。“人造人”也即“器官芯片”項目在生物醫(yī)學研究尤其是藥物測試方面的誘人前景吸引了諸多研究者，美國國立衛(wèi)生研究院、國防部高級研究計劃局和美國食品藥品管理局也在資金和監(jiān)管方面給予了充分關(guān)注。

生物材料需求涉及人類生活的方方面面，針對長期治療難以堅持的醫(yī)學難題，科學家又開始向消化道給藥新技術(shù)發(fā)起了挑戰(zhàn)。憑借著大自然的無私啟迪，我們有理由相信，人類或?qū)⒔柚訌姶蟮纳锊牧先ネ瓿蛇@一冒險之旅。