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 文／陳根

膠原蛋白是人體組織中重要的構造性蛋白質，占人體所有蛋白質的30％ 左右。它是一種螺旋結構的生物材料，具有良好的機械強度和柔韌性，這就使它經常應用于人體器官組織的修補及再生。

然而，由于膠原蛋白分子又大又復雜，所以研究人員長期以來都在尋找一種以膠原蛋白為基礎、表現出相似特性的極簡分子。大約一年半前，研究人員使用納米技術手段設計了一種新型生物材料，其可以有效滿足這些要求。

該生物材料由三個氨基酸組成，能通過簡單的自我組裝形成類似膠原蛋白的螺旋結構，且強度跟金屬鈦相似。在目前的研究中，研究人員試圖檢驗該材料是否具有膠原蛋白的另一個特征－－壓電。

壓電是一種材料在機械力作用下產生電流和電壓的能力，或可以在電場作用下產生機械力的能力。檢驗中，研究人員創建了工程材料的納米結構，并在先進的納米技術工具幫助下對其施加機械壓力。

實驗表明，壓力的作用會使該材料產生電流和電壓，且產生的最高電流和電壓只在幾百納米的微小結構中顯示出。在納米材料中發現這種壓電強度具有重大意義，它證明了工程材料也可以作為小型設備的微型馬達。

此外，目前市面上很多壓電材料都是由含鉛材料或聚合物制成，對環境和人體不太友好。但是，新材料是完全生物的，適合在人體內使用。如果用這種材料制成設備，替代為心臟起搏器等植入物，可能會帶來意想不到的驚喜。

現在，研究人員正在了解工程材料的分子機制，以釋放該材料最大的潛力。未來，研究人員計劃使用晶體學和計算量子力學方法，來獲得對材料壓電行為的深入了解，從而嘗試使晶體精確工程用于構建生物醫學設備。

這種納米技術設計的新型材料在醫學領域具有良好的應用前景，如上文提到的，可以通過收集人體的自然運動來維持植入設備（如起搏器）的運行，從而消除對電池的依賴；其也有機會成為環境友好型材料，代替目前廣泛使用的含鉛壓電材料。總的來說，該技術材料具有廣闊的發展空間。