以自然之名

思柯

以自然之名

思柯

花鳥(niǎo)魚(yú)蟲(chóng)，天地萬(wàn)物，至善至美的大自然總能給人帶來(lái)驚喜。看似卑微的蜘蛛、壁虎、常春藤；魚(yú)鱗、貝殼、蝴蝶的翅膀……經(jīng)由億萬(wàn)年的進(jìn)化，擁有了近乎完美的精細(xì)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特功能。它們以自然之名，表達(dá)著非凡的創(chuàng)造力和難以言說(shuō)的美妙。面對(duì)神秘莫測(cè)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(xué)就是人類“道法自然”的代表作。在人類文明的進(jìn)程中，仿生思維比比皆是，像鋸齒、漁網(wǎng)、飛機(jī)、雷達(dá)等等發(fā)明的靈感都來(lái)源于大自然的激發(fā)。仿生學(xué)作為一門新學(xué)科，誕生于1960年，Jack E.Steele博士在美國(guó)召開(kāi)的第一屆仿生學(xué)討論會(huì)上為之命名。新型仿生材料則是近年快速崛起的仿生學(xué)研究領(lǐng)域，并已走向材料、化學(xué)、物理、生物、納米、制造及信息技術(shù)等多學(xué)科交叉的前沿。

天然生物材料蘊(yùn)含著無(wú)窮的魅力和設(shè)計(jì)創(chuàng)意。蜘蛛絲的堅(jiān)韌性就超越了所有的人造材料，科學(xué)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(jìn)，開(kāi)始生產(chǎn)應(yīng)用于日化、醫(yī)學(xué)和紡織品的人造蛛絲；對(duì)蜥蜴、常春藤的研究，帶來(lái)了可以攀爬的壁虎皮膚和功能強(qiáng)大的醫(yī)用膠水；來(lái)自豬籠草、蝴蝶、鯊魚(yú)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(yùn)動(dòng)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(duì)于材料科學(xué)家來(lái)說(shuō)，分析天然生物材料的結(jié)構(gòu)并嘗試學(xué)習(xí)這種結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，是創(chuàng)造出超級(jí)材料的必經(jīng)之路。通過(guò)對(duì)海洋聚合物的解構(gòu)和模擬，科學(xué)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(jìn)行軟硬體切換的敏感性被用于開(kāi)發(fā)高級(jí)的腦電極；犰狳外殼、珍珠母和魚(yú)鱗物理結(jié)構(gòu)和機(jī)理的破解，有望實(shí)現(xiàn)用廉價(jià)材料制造出可以自我修復(fù)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(xué)家正致力于讓生物材料研究“人類化”，研究者使用先進(jìn)的生物材料和技術(shù)誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)成簡(jiǎn)化卻功能齊全的微型器官，進(jìn)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(xiàng)目在生物醫(yī)學(xué)研究尤其是藥物測(cè)試方面的誘人前景吸引了諸多研究者，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院、國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局和美國(guó)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(duì)長(zhǎng)期治療難以堅(jiān)持的醫(yī)學(xué)難題，科學(xué)家又開(kāi)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(wú)私啟迪，我們有理由相信，人類或?qū)⒔柚訌?qiáng)大的生物材料去完成這一冒險(xiǎn)之旅。