《穿越之後我帶領國家登臨宇宙之巔》第114章 提出基因藥劑理論框架(1)

作者:穿越者大軍的一員·18天前

2027年12月5日,國防科大,生物技術專業實驗室。

林小鏡站在白板前,面前坐著趙雅芝和她的三個研究生。今天是她的“中期彙報”——不是學院要求的,是她自己要求的。她需要把她的“基因藥劑遞送系統”方案,講給趙雅芝聽,讓她評估“能不能行”。她不是“表演”的彙報,是真正的彙報。她真的想把這個專案做下去,真的需要趙雅芝的指導,真的想讓方案更可行。這種“需要”,是真正的需要。

她在白板上寫下了標題:基因藥劑遞送系統——用於DT推進器電極自修復。

“趙老師,各位師兄師姐,今天我要彙報的是‘基因藥劑遞送系統’的理論框架。這個框架,是我過去一個月設計的。不一定成熟,請各位批評指正。”她的聲音不大,但很清楚。

她畫了一張圖——從左上角到右下角,五個模組:酶的設計、遞送載體的設計、載體的固定化、酶的釋放、材料的沉積。

“第一個模組,酶的設計。我們需要一種能在高溫下保持活性的酶,能夠催化鎢的沉積。天然酶不耐高溫,所以需要人工設計。我計劃用定向進化的方法,從一個耐熱的支架蛋白開始,篩選能夠結合鎢離子的突變體,然後最佳化其催化活性。這個模組,需要和中科院生物物理所的張教授合作。”

趙雅芝點了點頭。“定向進化可行。但週期長,成功率低。你有備選方案嗎?”

“有。無機催化劑。如果酶不行,換無機催化劑。但無機催化劑的選擇性差,可能在整個電極表面沉積,而不是隻在損傷處。所以酶是首選,無機催化劑是備選。”

“繼續。”

“第二個模組,遞送載體的設計。我們需要一種載體,能夠保護酶在惡劣環境中不失活,能夠把酶送到電極表面的指定位置,能夠控制酶的釋放速率。我選的是介孔二氧化矽奈米粒。介孔二氧化矽耐高溫,孔徑可調,表面易修飾,生物相容性好。孔徑可以控制在2-50奈米,適合酶的尺寸。表面可以修飾靶向分子,把奈米粒送到損傷處。介孔可以控制酶的釋放速率——孔徑越小,釋放越慢。”

一個研究生舉手。“林小鏡,介孔二氧化矽的釋放速率,在高溫下會加快。你考慮過嗎?”

“考慮過。高溫下,分子的擴散速率加快,釋放速率確實會加快。但介孔二氧化矽的孔道是奈米尺度的,擴散速率受限於孔道尺寸,而不是溫度。在500度以下,擴散速率的變化在可接受範圍內。我做過模擬,500度時的釋放速率,是室溫時的3倍。這個倍數,可以透過調整孔徑和孔道長度來控制。可以把初始釋放速率設計得慢一些,高溫下的釋放速率就不會太快。”

研究生點了點頭。

“第三個模組,載體的固定化。我們需要把奈米粒固定在電極表面,不被等離子體沖走。我選的是化學鍵合——在電極表面修飾一層氨基,在奈米粒表面修飾一層羧基,兩者反應形成醯胺鍵。醯胺鍵的鍵能高,耐高溫,耐等離子體轟擊。模擬結果顯示,在500度、10帕的等離子體環境中,醯胺鍵的斷裂速率可以忽略。”

趙雅芝看著她,目光裡有驚訝,有欣賞。“你做過模擬?”

“嗯。用分子動力學軟體。模擬了醯胺鍵在高溫等離子體環境中的穩定性。500度時,鍵長沒有明顯變化。1000度時,鍵長開始波動,但仍在可接受範圍內。DT推進器的電極表面溫度,通常在500度以下。所以醯胺鍵是穩定的。”

“你什麼時候學的分子動力學?”

“上個月。自學的。”

趙雅芝沉默了幾秒,然後說:“你學東西真快。”

林小鏡沒有說話。她不是“快”,她是“投入”。一個月,每天學六個小時,學了近兩百個小時。不是天才,是投入。

“第四個模組,酶的釋放。當電極表面發生燒蝕時,奈米粒需要釋放酶。釋放的觸發機制,我選的是‘pH響應’。燒蝕發生時,區域性溫度升高,等離子體密度增加,pH值會發生變化。介孔二氧化矽的孔道表面修飾了pH敏感的分子,在正常pH下封閉孔道,在燒蝕pH下開啟孔道,釋放酶。這個機制,在藥物遞送領域已經成熟,可以借鑑。”

“第五個模組,材料的沉積。酶釋放後,催化鎢的沉積。鎢的前驅體是六氟化鎢,在電極表面分解,沉積鎢原子。酶的催化作用,可以降低分解溫度,提高沉積速率,實現選擇性沉積。這個模組,需要和材料學院的王教授合作。他做原子層沉積,可以做前驅體的分解實驗。”

她講完了。白板上畫滿了圖、公式、箭頭。她退後一步,看著趙雅芝。

趙雅芝沉默了很久。然後她說:“林小鏡,你這個框架,很完整。從酶的設計,到遞送載體的設計,到載體的固定化,到酶的釋放,到材料的沉積。每一個模組,都有理論依據,都有實驗方案,都有合作物件。你用了多久?”

“一個月。”

“一個月,你設計了這個框架?”

“嗯。”

趙雅芝看著她,目光裡有驚訝,有欣賞,有一點不可思議。然後她笑了。“你這個框架,可以申請專利了。”

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