美国哈佛大学韦斯仿生工程研究所的一个研究小组近日开发出一种新系统，能把生物膜革新成生产并修复纳米质料的新平台，将来可用于污水处置、制药、新型纺织等众多领域。相关论文发表在最新一期《自然—通讯》杂志上。

    生物膜是细菌及其细胞外物质组成的群落，虽然粘滑却极坚固，胞外物质由糖、卵白质、基因质料及其他物质组成。在生物膜形成期间，细菌会排泄出卵白质，在细胞外自行组装，生成缠结在一起的纤维网络，并把细胞粘在一起，形成一个群落，让细菌待在这个“各人庭”里更宁静。

      “现在大部门研究集中在怎样除掉生物膜，而我们证明可以革新它们，让它们形成特定数量，用于特殊用途。”论文作者、韦斯研究所中心系成员奈尔•乔希说。他们的做法是把生物膜的细胞外物质转变为一种能自我复制产物的平台，迅速生产出想要的任何质料。

     研究小组开发出一种叫做BIND（连接）的卵白质工程系统。据每日科学网9月17日报道，他们通过基因技术把具有特殊功效，如能粘附钢铁的卵白融合在一种叫做CsgA的小卵白上，CsgA由大肠杆菌生成，由此大肠杆菌排泄的CsgA也就有了这种粘附本事，自行组装成超坚固的卵白质——淀粉质纳米纤维，也能粘附在钢铁上。淀粉质卵白是让“连接”变坚固的基本物质，能自发组成纤维，按重量计算，其强度比钢铁更高，比丝绸更坚硬。

      “这种要领用途广泛。”乔希说。他们还证明了能把12种差异的卵白质融合到CsgA卵白上，排列方式和长度富厚多样，这意味着至少在理论上，他们能用这种技术来体现任何卵白质序列——这些卵白质执行一系列功效：结合外来粒子、实现化学反映、传输信号、提供结构支撑、运输或存储特定分子等等。他们不仅能把这些功效一个一个地设计到生物膜中，还能结合起来发生多功效生物膜。

      利用“连接”系统，能开一个“生物膜-合成纳米纤维展览”。生物膜将是未来的生物制造厂，大批量生发生物质料，并让这些质料拥有现有质料所没有的功效。“如果生物膜受损，会再生如初，因为它们是活的组织。”论文第一作者、韦斯研究所博士后皮特•纳古恩说。

      “微生物工厂”的看法并不新鲜，但以往只是生产可溶分子，如药物或燃料，用在质料科学中还是首次。乔希说：“本质上，我们是把细胞改编成‘建造工厂’，不仅生产作为‘基本砖块’的原质料，还卖力设计组装，把这些‘砖块’建造成更高级的结构，并随时维护修理。”