摔碎的手機屏能像皮膚一樣實現(xiàn)自我修復(fù)？蓋著的杯子能像胃一樣消化食物？穿戴的衣服能像皮膚一樣感知周圍的環(huán)境情況？南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點實驗室教授余子夷團隊聯(lián)合英國劍橋大學(xué)教授Tuomas Knowles團隊的最新研究成果有望讓這些想象走進現(xiàn)實。

日前，兩個團隊的相關(guān)研究成果，以“基于蛋白質(zhì)顆粒水凝膠的活體功能材料生物打印”為題發(fā)表于《自然—通訊》。余子夷和Tuomas Knowles兩位教授為共同通訊作者。

活體功能材料是材料科學(xué)與合成生物學(xué)交叉融合的產(chǎn)物，對發(fā)展未來生命材料具有重大意義。余子夷告訴《中國科學(xué)報》，研究取得了兩大突破——“一是賦予材料催化‘活性’，大幅度提升了細胞的生物轉(zhuǎn)化效率；二是提供了一個可資借鑒的研究范式，可擴展到自修復(fù)、生物傳感等新興功能的活體材料制備。”

他們發(fā)展了一種蛋白質(zhì)基的細胞微載體，將其構(gòu)建成具有催化特征的活材料，實現(xiàn)了苯乙醇分子的高效生物合成。“生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器內(nèi)的活細胞成分擴大了‘朋友圈’，大大提升了物質(zhì)轉(zhuǎn)化率。”余子夷說。

他打了一個比方，如果將蛋白質(zhì)基的微載體比作為一個雞蛋殼，以往里面注入的是無活性成分物質(zhì)或是將注入的活性細胞限制在固定位置，而他們的成果突出之處在于雞蛋殼內(nèi)不僅有活性細胞，且活性細胞可以自由活動，形成“互助合作組”，在進行信息交換時增強了生物活性。

這種活體材料較之傳統(tǒng)材料不僅能利用細胞自身特性進行催化反應(yīng)來實現(xiàn)生物制造，而且較之傳統(tǒng)的化學(xué)催化劑具有更高的效率、更好的特異性和更低的廢物產(chǎn)生量，實現(xiàn)了利用細胞生物體機能進行的綠色生產(chǎn)。實驗表明，這一技術(shù)的突破使苯乙醇生產(chǎn)從原先的1g/l 提升至12g/l，效率提升12倍。

論文共同作者南工大碩士張洋告訴《中國科學(xué)報》，比喻成雞蛋殼的細胞微載體也可理解為是一種船一樣的載體，船內(nèi)可以根據(jù)不同的需求裝載不同生命元素（微生物），形成不同的活性功能后，再通過3D打印成不同形狀。

“研究發(fā)現(xiàn)為綠色生物制造提供了一個新的研究范式?！庇嘧右谋硎?，照這樣的研究思路，用活性功能材料構(gòu)建的手機屏，在手機屏不慎摔破后，微生物即可感知破損并啟動自修復(fù)功能，還大家一個完整的手機屏。

據(jù)悉，研究成果實現(xiàn)了對細胞微環(huán)境與載體材料的分離，為構(gòu)建新型的活體功能材料、3D器官打印等領(lǐng)域研究提供了思路，有望促進醫(yī)藥、生物燃料、環(huán)境治理和食品工業(yè)等領(lǐng)域的綠色生物經(jīng)濟發(fā)展。

通訊員   楊芳

揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子

校對 李?；?/p>