Nature：生物分解自愈资料，可认为陆军供给团体防护装备

自愈资料关于在静态和理想情况中运转的软机械人是必弗成少的，由于反复的运动会磨损软机械人致动器，这些机械轻易遭到机械破坏。但是，以后的自修复资料具无限制其实践使用的缺陷，例如自愈后低的机械强度（低于兆帕）和长的自愈工夫（小时）。来自德国马克斯·普朗克智能零碎研讨所和美国宾夕法尼亚州立年夜学的研讨人员引见了高强度分解卵白，它们可以在一秒钟内经过部分加热自我修复微不雅和微观机械毁伤。这些资料经由零碎优化，以改良其氢键联合的构造和收集形状，具有可编程的愈合特征（愈合1秒后强度为2-23 MPa），超越其他自然和分解软资料的数目级。这种康复功能为生物启示性资料设计供给了新的机遇，并处理了今朝用于软机械人和团体防护装备的自愈资料的局限性。

传统的机械人平日由刚性和脆性资料构成。比拟之下，在不时成长的软机械人范畴，人们摸索了柔性和可变形水平年夜的资料，以完成相似于生物零碎的和婉性（杨氏模量（Young"s modulus），又称拉伸模量（tensile modulus）是弹性模量（elastic modulus or modulus of elasticity）中最罕见的一种。在kPa至GPa规模内）。柔韧性和庞杂的变形使软机械人可以顺应弗成猜测的情况，从而使这些机械人在与人停止物理交互以及在静态情况中操作时更平安。虽然软机平日可以抵御钝伤（例如，冲击，紧缩和曲折），但因为其固有的柔嫩性，它们很轻易遭到机械破坏（刺穿，扯破和切割），从而限制了其应用寿命和功能。

近年来，在可拉伸的自愈资料的开辟已停止了普遍的研讨，这些资料在受损后可恢复其构造和功能。以后的自愈战略包含经过血管化或医治剂的封装停止内在自我修复，以及经过狄尔斯-阿尔德反响(Diels–Alder)和二硫键化学中的静态共价键或经过超分子非共价化学办法（例如氢键联合、金属离子配位、离子互相感化和范德华力）停止固有的自我修复。这些自愈办法中的一些比来已集成到软机械人中，例如软致动器和电子装备等。然则，虽然这些自愈资料有远景，但因为自愈后低的机械强度（低于兆帕）和较长的自愈工夫（平日年夜于24小时）等缺点，限制了它们的功能和实践使用。

为了克制这些挑衅，研讨人员应用分解资料生物学对象来合理设计分解串联反复卵白，并为软机械人使用开辟巩固、疾速、自愈的资料。比来，设计了卵白质工程学办法，以经过串联反复氨基酸构建基团和经过滚环扩增DNA组装来分解长度可控的仿生序列文库。

研讨人员制作了高强度的分解卵白，可以模拟天然界中发明的卵白。就像它们被图案化的生物一样，卵白质可以自我修复巨大和可见的毁伤。

如今，一组研讨人员拥有一种以鱿鱼齿状牙齿为图案的生物分解聚合物，该聚合物具有自我修复和可生物降解的特征，不只可以制作用于致动器的资料，并且还可以用于风险品防护服和其他能够招致风险的细孔使用。

为了克制这些挑衅，研讨人员应用分解资料生物学对象来设计分解串联反复卵白，并为软机械人使用开辟巩固、疾速、自愈的资料。设计卵白质工程学办法应用一系列由基因复制发生的氨基酸构成的DNA串联反复序列，创立了自愈聚合物。应用对鱿鱼物种的卵白质剖析，研讨人员设计了由鱿鱼环形牙齿（吸盘内的掠食性牙齿构造）中的卵白质激起的仿生序列。

由鱿鱼环齿DNA串联反复序列发生的聚合物可以被配制成实用于机械人致动器使用的自愈聚合物。图片起源：宾夕法尼亚州立年夜学Demirel Lab

在该研讨中，研讨人员应用鱿鱼启示的分解卵白的串联反复序列来生成具有零碎掌握的形状，串联反复序列平日是陈列成反复随意率性次数的一系列短分子，而且具有比先前报道的自然卵白和其他分解软卵白更好的自愈合特征(愈合速度和强度高几个数目级)。他们的生物分解卵白质的自愈功能发明了新的机遇，由于这些卵白质清除了自愈资料中先前存在的局限性（功效损失、愈合后的机械强度低以及愈应时间长）。(100yiyao.com）