植物朝向光源生長，這種現(xiàn)象叫作向光性。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，受此啟發(fā)，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的生物工程師開發(fā)出一種水凝膠，能通過光照控制，模擬手指關(guān)節(jié)的彎曲和爬行運(yùn)動。近日出版的《納米快報(bào)》對此做了詳細(xì)介紹。

新型水凝膠是一種水凝膠制動器。水凝膠制動器能對刺激產(chǎn)生可逆反應(yīng)，目前在包括軟體機(jī)器人在內(nèi)的許多領(lǐng)域已有應(yīng)用，但在反應(yīng)速度、時間與位置的精確控制方面還有待改善。該項(xiàng)目主要研究人員、生物工程副教授李承旭(音譯)說，像他們的這種變形凝膠，可用在藥物遞送、組織工程等方面，未來也可在軟體機(jī)器人領(lǐng)域大展身手。

研究人員把人工合成的彈性蛋白質(zhì)與層狀石墨烯(一個原子厚度的碳原子堆積起來形成石墨烯)結(jié)合。暴露在近紅外光的照射下時，這種石墨烯層會發(fā)熱，進(jìn)而影響合成蛋白質(zhì)，合成蛋白質(zhì)變冷會吸水，而變熱時會釋放出水分。這兩種材料合在一起形成了納米復(fù)合生物高聚物，或稱為一種水凝膠。其設(shè)計(jì)為一面的透氣性比另一面更強(qiáng)，透氣性更強(qiáng)的這一面吸收和釋放水分就比另一面更快。

“通過將這些材料相結(jié)合，我們能更精確地控制水凝膠模擬植物細(xì)胞對光照的擴(kuò)展和收縮反應(yīng)。”李承旭說。由于水凝膠不規(guī)則地收縮，受光照射時就會發(fā)生彎曲，并且還能根據(jù)光的位置、強(qiáng)度和路徑不同，顯示出迅速且可調(diào)整的運(yùn)動，包括像手指似地彎曲和爬行。他們用這種材料做成一只手的形狀，演示了水凝膠手指在光照下好像人的手指那樣彎曲。

研究人員在論文中還指出，本研究也顯示出人們通過合理設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)合人工納米粒子來創(chuàng)造宏觀尺度的功能材料的能力。