上海研發(fā)全球首款“蠶絲硬盤”：可植入人體，可控銷毀

 種桑養(yǎng)蠶，抽絲編絹。

未來，我們電腦使用的硬盤可能不是一款半導體產(chǎn)品，也不是一群大腸桿菌，而是來自一個蠶繭。

蠶繭 受訪者供圖

中國科學家研發(fā)出全球首款天然生物蛋白硬盤存儲器——蠶絲硬盤，一個由蠶絲制成的硬盤：除了能存信息，還能裝東西，比如血液樣本、DNA、疫苗，甚至可以植入生物體。

8月10日，該研究的主要完成人之一、中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員、博士生導師、上海微系統(tǒng)所2020前沿實驗室主任陶虎告訴澎湃新聞，蠶絲硬盤能同時存儲數(shù)字信息和生命信息；其生物兼容性良好，可以植入活的生物體，比如人體，長期保存甚至永久保存，像電影中士兵佩戴的銘牌一樣，制成永不丟失的生命銘牌；又能根據(jù)設(shè)定，制成壽命可控的時間膠囊，可控地降解，可控消失。它有望在外太空等極端條件下保存信息。

陶虎表示，對于蠶絲硬盤來說，好萊塢諜戰(zhàn)大片中用微波爐破環(huán)硬盤的情節(jié)可能會被改寫，因為這款硬盤不畏強磁場和強輻射。在微波爐中高火30分鐘后，蠶絲硬盤中的信息仍“安然無恙”。目前蠶絲硬盤的存儲容量已可達64GB每平方英寸。

陶虎課題組聯(lián)合美國紐約州立大學石溪分校和德州大學奧斯汀分校相關(guān)課題組，首次實現(xiàn)了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲技術(shù)。

示意圖，蠶絲硬盤上的點陣 受訪者供圖

8月11日，相關(guān)論文以長文形式在線發(fā)表在國際知名期刊《自然納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。研究團隊已用這種技術(shù)實現(xiàn)了“家蠶食葉圖”、“空谷鳥鳴曲”等圖像和音頻文件準確記錄、存儲和“閱讀”的原理驗證。

陶虎介紹，蠶絲蛋白被制成硬盤后，人們想要存儲的信息，可以通過近場紅外納米光刻系統(tǒng)寫入，并用同一套系統(tǒng)讀取。通過改變寫入光的能量，可以調(diào)節(jié)蠶絲蛋白上加工圖的形貌，比如凸起或凹下，從而實現(xiàn)原位重復擦寫。這樣的存取原理，與“CD”或“DVD”光盤存儲技術(shù)相似。

論文的共同通訊作者紐約州立大學石溪分校劉夢昆教授表示，基于原子力顯微鏡的近場光學技術(shù)，為生物材料在納米尺度下的原位加工和表征提供了可能。通過納米針尖，將紅外光聚焦在極小的尺度下，對蠶絲蛋白進行改性，從而達到信息存儲和讀取的目的。后期可以進一步結(jié)合多探針平行加工技術(shù)和快速移動平臺，未來有潛力實現(xiàn)可比擬商業(yè)化硬盤存儲器的存儲密度和讀寫速度。

陶虎表示，蠶絲蛋白存儲器作為一種高容量、高可靠性的新型存儲技術(shù)，不僅可以像普通半導體硬盤那樣存儲數(shù)字信息，還可為活性生物信息儲存提供一個功能巨大的平臺，用于采集存儲生物信息，同時存儲人體DNA和血液樣本。并且這種存儲器還能按照預設(shè)的時序可控銷毀，從而用于信息保密。此外，由于蠶絲蛋白存儲器極易摻雜各種功能分子進行功能化，因而可以增加信息存儲的維度。未來通過對蠶絲蛋白存儲器存儲容量和讀寫速率的不斷優(yōu)化改進，該技術(shù)有望成為下一代高容量、高可靠的信息存儲技術(shù)。

春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干。

8500年前，世界最早的蠶絲制品出現(xiàn)在中國。古人可能很難想象到，蠶絲除了能做織成綾羅綢緞，做旗袍，還能做硬盤。

蠶絲硬盤是陶虎研究團隊的新成果。2018年，他們還在國際學術(shù)期刊《先進材料》(Advanced Materials)上發(fā)表論文，將蠶絲做成可降解且降解速率可控的“骨釘”。從售價千余元、用掉5公斤蠶絲才能做一床的蠶絲被，到0.5克蠶繭就能做一套的價值1萬元左右的蠶絲蛋白骨釘，古老的桑蠶產(chǎn)業(yè)有望躋身高科技高附加值的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)。

陶虎還透露，根據(jù)族譜，他是陶淵明的后人。除了《桃花源記》、《歸去來兮辭》等文學作品，蠶絲硬盤是東晉詩人陶淵明家族的新貢獻。