近日，EON体育4平台、微生物代謝國家重點實驗室研究團隊率先創製了可編程驅動的蛋白質水下軟體機器人🏪，相關研究成果以“Programmable adhesion and morphing of protein hydrogels for underwater robots”為題發表於Nature Communications期刊。EON体育4黃盛晨博士為第一作者🧖🏼‍♀️，錢誌剛研究員和夏小霞教授為共同通訊作者🦄。

水凝膠是親水高分子通過物理或化學交聯形成的軟材料，具有與天然組織器官相似的含水量和力學性能，在藥物遞送、組織工程和軟體驅動等生物醫學領域具有重要的應用前景。以生物分子蛋白質為結構單元構成的水凝膠🐝，由於出色的生物相容性和可降解性等優勢，近年來成為軟材料研究的熱點之一〽️。然而©️，傳統的蛋白質水凝膠力學性能較弱，通常不具有強變形及驅動控製能力🫸🏽，難以適合水下驅動的應用需求。

針對以上挑戰🈹𓀇，錢誌剛研究組提出可編程黏附及形變的設計原理👱🏼‍♀️，以基因工程節肢彈性蛋白為原料，通過分子間共價和動態離子鍵雙交聯🌞、剪切誘導的有序化組裝🤼，讓固有無序的節肢彈性蛋白實現了從溶液向多級有序水凝膠的轉變（圖1）🖖🏼。獲得的蛋白質水凝膠材料🌶，不僅具有水下黏附👨🏻‍⚕️★、自愈合、高延展、高強度等多重理想功能，而且擁有可編程的熱👨🏿‍🎤🦸🏽‍♀️、光👨‍❤️‍👨、磁刺激形變特性🐟。這不僅實現了蛋白質水凝膠兆帕級拉伸模量和十倍可延展性的有機統一，而且賦予了按需切換水下黏附和變形能力👩🏻‍✈️，從而讓以此為材質的原型機器人能夠執行水下搬運😋、模型創口修補等復雜任務（圖2）💁🏽‍♀️🖖，為蛋白質水凝膠機器人實現生物醫學應用奠定了基礎🛤🚿。

圖1.水下黏附蛋白質水凝膠的創製

圖2.蛋白質水下軟體機器人的應用展示

該論文成果，不僅提出了水下軟體機器人的可編程黏附及形變驅動新機製，而且為高強韌蛋白質水凝膠的構建提供了一種“有序化組裝”的新方法。該研究獲得科技部國家重點研發計劃（2021YFA0909502）和國家自然科學基金（22075179和32270107）等研究項目的資助。

論文鏈接📙：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44564-6