近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所的陶虎团队与上海交通大学的夏小霞、钱志刚教授合作，利用基因重组的蜘蛛丝蛋白，开发出了一种先进的纳米机器人。该技术采用3D打印工艺，精度达到了14纳米，相关成果已发表在《自然·通讯》杂志上。

蜘蛛丝作为一种自然界中的高强度纤维，其硬度和韧性远超相同尺寸的钢丝，但其产量有限且缺乏标准化生产。为了批量制造这种“升级版”的蜘蛛丝蛋白，研究人员从天然蜘蛛丝中提取了一段具有优异性能和稳定性的基因序列，并将其转入大肠杆菌中进行培养，从而生成了适合3D打印的蜘蛛丝蛋白。

通过电子束进行三维光刻可以显著提高加工精度，但在此之前，由于各种材料强度不足，电子束三维光刻容易导致结构坍塌。陶虎研究员表示：“利用蜘蛛丝蛋白，我们不仅实现了高精度的三维光刻，还将3D打印的精度从百纳米级别提升至14纳米。这相当于一个蜘蛛丝蛋白分子的大小，接近精度极限。”

这种纳米机器人被设计成类似小鱼的形态，以便在人体血液等复杂环境中自如游动。其中最精细的部分是“小鱼”的须子，其直径仅为50纳米，相当于人类头发丝直径的千分之一。

令人惊讶的是，尽管这些“小鱼”没有内置的动力系统，它们却能在人体血液中自由游动。研究人员通过对蜘蛛丝蛋白进行基因层面的功能化修饰，使其能够利用人体内的葡萄糖作为生物燃料，产生氧气。这些氧气形成的微小气泡环绕在“小鱼”周围，当气泡破裂时，便能推动“小鱼”朝特定方向移动。

这项创新技术有望应用于智能仿生感知和药物递送等领域，展示了未来医疗领域的巨大潜力。