人造肌肉的蛋白质

斯特凡•席勒博士和马提亚Huber从弗莱堡大学的卓越livMatS集群成功发展中肌肉完全根据自然蛋白质。材料的自主收缩,研究人员在《先进智能系统,可以帮助控制pH值和温度的变化。运动是由一个化学反应,分子能量消耗。“我们的人造肌肉仍然是一个原型,”席勒说。“然而,的高生物相容性材料和调整其成分的可能性来匹配特定的组织可以为未来的应用铺平道路重建医学假肢,制药学,或柔软的机器人。”

过去,科学家们已经采取了自然蛋白质为基础开发人工肌肉系统和修建成小分子机器或聚合物。然而,它还没有可能研制出合成肌肉材料,完全是生物和自主移动的帮助下化学能量。

基于天然蛋白弹性蛋白的材料

弗莱堡团队所使用的材料是基于弹性蛋白,天然纤维状蛋白质,也发生在人类,例如给皮肤和血管弹性。这种蛋白质模型后,研究人员开发了两个elastin-like蛋白质,其中一个反应,例如,在pH值波动,温度变化。科学家们通过光化学交联两种蛋白质结合形成一个双层材料。在这个过程中可以灵活地形状的材料和设置方向运动。

收缩的帮助下可以开启和关闭温度变化

研究人员成功地诱导了有节奏的收缩通过使用化学能源作为燃料,在这种情况下,亚硫酸钠。在一个振荡的化学反应pH值的变化周期由于特殊联系的几个反应,增加的能量转化为机械能通过材料的非平衡状态。通过这种方法,研究人员诱导材料合同自主循环的方式。他们也可以关掉的收缩和温度变化的帮助下:振荡化学反应开始温度20摄氏度左右,和材料开始有节奏的运动。在这个过程中,可以计划材料承担某些州,再重置他们与另一个刺激。科学家因此实现了一个简单的系统来实现学习和忘记在物质层面。

“因为它来源于自然发生的蛋白质弹性蛋白是由我们通过生物技术手段,我们的材料是伴随着高的可持续性,也与技术相关应用程序,”席勒解释道。“未来,开发的材料可以进一步回应其他刺激,如盐浓度在环境中,和其他消费能源源,如苹果酸来自生物量。”