探寻非遗文化之脉 解码蚕丝的科技创新妙用

《非遗里的中国》是由撒贝宁,单霁翔,潘鲁生,陈数组成非遗体验团,中科院上海微系统所副所长陶虎博士受邀参加首期节目的录制,在浙江省台州市葭沚老街,沉浸互动体验多项浙江非遗项目,深入探寻非遗的创新之美。

——节目海报——

明朝中期,“辑里丝”被指定为皇帝龙袍用料,从此声名鹊起;1851年,“辑里丝”在英国伦敦举办的首届世博会上一举夺得金、银大奖,更让“辑里湖丝甲天下”的美誉闻名国际。这种蚕丝韧度极好,一颗蚕茧就能剥出1400长蚕丝。

蚕为天虫,超乎想象。谁都不曾想到,韧性极强且能够在人体中自然酶解的辑里湖丝,竟会成为医疗高 科技 的不二原料,中科院上海微系统所副所长陶虎博士早就带领团队开始尝试蚕丝的创新。由于蚕丝光学性能较好,他们提取出蚕丝蛋白制成存储硬盘,并研发成功世界上首款人体内可降解蚕丝骨钉,避免了二次手术取出,标志着人体内开启蚕丝应用的新时代。

带宽不足、植入创伤大、长期记录稳定性差,是脑机接口领域目前亟需解决的三大技术难题。面向临床重大脑疾病诊治、复杂神经系统和高级脑功能的探索、认知等实用化应用需求,陶虎团队开发出了可长期稳定在体的高带宽侵入式柔性神经电极和相应的微创植入技术。

一根蚕丝链接大千世界,一根蚕丝将科技引向未来。当下,陶虎团队正在做视觉恢复探索,利用蚕丝天然抗菌、可降解的优势,首创的柔性脑机接口技术,可以降低大脑损伤,且排异反应小。“镶嵌在头上,像小犄角一样,我们用外面的传感器获取这些图像,通过脑接口绕过视觉系统,目前已在大动物和癫痫病人身上做了试验。”陶虎说。

传统的非遗文化与现代科技结合,闪现出更耀眼的光芒。“蚕丝制成的硬盘不但可以在很高密度下储存数字信息,还可以和血液DNA(脱氧核糖核酸)药物、抗生素、疫苗很好地兼容在一起。”陶虎介绍,这款蚕丝硬盘也成为一款生命信息和数字信息可同步存储的硬盘。

因为蚕丝蛋白可选择吸收红外光,利用红外纳米光刻技术,就能在蚕丝蛋白上写入并读取数字信息,还能长期“保鲜”存储血红蛋白、DNA、活性药物等生物分子。更神奇的是,这轻薄的柔性硬盘,还能包裹电极微创植入人脑,成为全球首个柔性脑机接口科技成果。

——陶虎向节目主创嘉宾介绍蚕丝的创新妙用——

去年11月8日,陶虎团队在《微系统与纳米工程》上发表论文,介绍了在微创植入技术上的最新成果。这种探针由天然蚕丝蛋白制成的光纤与多个柔性电极阵列组成,在一个直径不到0.5毫米的探头上,集成有128个记录通道,可实现大脑神经信号的精准调控与解析。而且,其厚度仅1微米,在小鼠和兔等动物中已实现了10个月的在体稳定记录。