多功能生物微纳结构在生物传感和生物医学领域中具有重要作用，而传统的加工技术与生物材料并不兼容，为解决这一难题，中国科学院上海微系统所传感技术国家重点实验室陶虎课题组联合上海交通大学夏小霞课题组以及复旦大学附属华山医院毛颖课题组首次提出电子束和聚焦离子束复合光刻的方法，实现基因重组蜘蛛丝蛋白三维结构微观尺度的精准组装，得到形貌和功能均可调控的三维蛋白积木，称为“Protein Bricks”。相关成果以“Protein Bricks: 2D and 3D Bio-Nanostructures with Shape and Function on Demand”为题发表在国际著名综合类期刊Advanced Materials（影响因子19.79）上，并被多位审稿人推荐为VIP文章。文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201705919。

陶虎课题组在国际上首次提出了“Protein Bricks”的概念，旨在利用基因重组蜘蛛丝蛋白进行一系列三维生物微纳结构的加工及组装。该方法为纳米尺度异质、异构的三维积木的加工及功能化提供了一个简便的方法，在仿生微环境构建、细胞命运调控、荧光增强等领域具有广泛的应用价值。通过基因工程精确调控蛛丝蛋白的基因序列和分子量，从而调控材料的机械性能。运用离子束（自上而下）和电子束（自下而上）复合光刻的方法，构建高精度、跨尺度、多功能的三维生物蛋白积木。加工过程中没有用到或产生任何有毒物质，保持了蛛丝蛋白优良的生物兼容性。突破了传统生物材料微纳加工的分辨率，接近生物单分子尺寸，为复杂三维结构的构建及功能化提供了普适的方法。审稿人给出了高度评价：“这项工作为生物微纳加工领域开辟了一个全新的方向，同时也具有很大的应用价值”。

该项工作得到中组部“青年千人”、科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委等相关研究计划资助。合作单位包括美国德州大学奥斯汀分校、美国石溪大学以及美国塔夫茨大学等。



形貌和功能均可定制的二维、三维生物蛋白积木

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