近日，南京大学教学郑鹏和团队造出一种全新的超等卵白质，不仅比东说念主体肌肉组织里的自然卵白质坚决 4 倍以上，而且还能在滚水里坦然无恙，以致或然承受 150℃ 的高温，这冲破了东说念主们对于卵白质怕热的固有印象。卵白质的机械强度被东说念主工设想晋升到纳牛顿的级别，堪比自然界已知的最坚决的一些分子互相作用。

在后果方面：

最先，他们顺利设想出的最强卵白质（如 F553），其解折叠力最高可达约 1,000 皮牛顿，这大致是自然基准卵白（如 I27，约 200 皮牛顿）的五倍。

其次，他们并非只得回了一个“最强”个体，而是设想了一个定制化的系列组件，从 4 个氢键（自然）运行，他们逐级设想出具有 8 个、13 个、18 个……直至 33 个氢键的卵白质，对应的力学强度也从 200 皮牛顿逐渐晋升到 400、600、800 乃至 1,000 皮牛顿。这意味着异日不错左证不同应用场景的力学需求，按需采取不同强度的“零件”。

再次，这些设想出来的超等肌卵白（SuperMyo）不仅力学踏实性超强，还弘扬出超卓的热踏实性。它们或然耐受 150 摄氏度的高温，而往常卵白质比如鸡蛋中的卵白在加热后就会变性凝固。

当把这些超等卵白质拼装成富饶弹性的透明水凝胶，这些水凝胶即使放在高压锅里经过 121℃的高温蒸煮也不会溶化或者变形。异日不错用它来制造更安全、更耐用的东说念主造组织、药物缓释载体，以致或然造出不错在极点环境下责任的智能材料。也许在不久的将来，咱们的体魄里会植入使用超等肌卵白制成的东说念主造韧带，火星基底里会使用能在极点低温环境下责任的卵白质机器。

询查中，AI 起到了决定性的设想作用。郑鹏团队自然从自然卵白中不雅测并斡旋了剪切氢键是力学强度要津这一旨趣，但在此之前，念念要东说念主工设想一个具有特定数目（如 4 个、8 个、10 个）剪切氢键的全新卵白质，险些是不成能的任务。恰是 AI 卵白质设想器具和高精度结构瞻望器具（如 AlphaFold2）的出现，才让他的多年梦念念得以罢了。

他告诉 DeepTech：“总的来说，咱们初次通过系统的实验数据，揭示了卵白质的力学强度与其里面特定氢键数目之间存在着明确的正关联干系。其次，这是初次重新设想出或然承受 1,000 皮牛顿即纳牛顿级别力学强度的全新卵白质。

再者，咱们设想的这种卵白质材料或然耐受 121 摄氏度的高压灭菌条目，这对于需要严格无菌的医用生物材料而言，是前所未有的伏击特质，具有浩大的应用长进。”

以自然界的细小分子拉链为启示

和好多询查不异，本次课题也聘请了借鉴自然的作念法。东说念主体内有一根相等长的好比是“橡皮筋”的存在，它的名字叫作念肌联卵白，它亦然咱们的肌肉富饶弹性的要津。肌联卵白并不是一整根，而是由许多小珠子串起来的，每一个小珠字都是一个寂寥的卵白质结构域。

郑鹏团队要点询查了一个名为 127 的小珠子。在原子级显微镜下，127 的表情有点像一个小小的三明治，中间夹层由几条面条状的结构也即是 β 折叠片组成。当肌肉进行拉伸时，拉力就像在拉这个三明治的两头，这时中间夹层的面条就会被拉开。

不外，要津在于拉开的形貌。如果拉力是从一端到另一端像拉开拉链不异，把氢键一个一个地扯开，这时需要的力气相比小。但如果拉力是让 β 折叠片之间发生剪切式的错位，那么要念念让扫数的氢键同期崩断，就需要大得多的力气。

这就像隔断两片粘在一都的魔术贴不异。当你迟缓地从一角掀翻也即是收受拉开拉链的模式，就会相等爽朗；但如果你试图把两片魔术贴平直地平行撕开也即是收受剪切模式，则会相等劳苦。大自然中那些最坚决的材料，比如蜘蛛丝以及某些细菌用来紧紧粘物体上的自然胶水，都是使用剪切模式来抗拒外力。

这让郑鹏团队顽强到：卵白质的抗拉强度，在很猛进程上取决于它里面有几许对氢键，以及这些氢键是否在剪切模式下共同受力。对于氢键来说，咱们不错把它念念象成一种细微的、带磁性的小手，它能把卵白质的不同部分拉在一都。手牵得越多，举座就越得当。

用 AI 加模拟的形貌在电脑里造物

真义弄领会了，然而怎么制造比 127 更强韧的卵白质呢？使用传统的试错法子，比如应付替换几个零件也即是氨基酸，效果是聊胜于无的。

这时，郑鹏团队在 AI 和分子模拟技艺的匡助之下，设想了一条策画活水线。

他们从 127 的三明治里，切下了两条最要津的阻止受力的 β 链，把它们动作中枢设想元素输入给一个名为 RFdiffusion 的 AI 模子。这个模子或然围绕所给出的中枢元素，脑补出千千万万个全新的卵白质骨架结构。那些设想晦气的决策会被平直淘汰，而结构合理的、顺利蔓延了 β 链的优秀决策则被保留住来。

光有骨架还不够，还得给骨架配上合乎的血肉也即是氨基酸序列，只须这样才气折叠成念念要的表情。这时，另一个名为的 AI 模子出场了。它是个“序列设想师”，挑升左证给定的卵白质骨架，反向设想出最有可能的 AI 模子运行派上用场。

它是一个序列设想师，不错左证给定的卵白质骨架，反向设想出最有可能折叠成为这个表情的氨基酸序列。只需一个骨架，它就能设想出 400 种不同的填色决策。

那么，设想好的序列真是或然折叠成念念要的表情吗？郑鹏团队以 ESMFold 和 AlphaFold2 动作预言家来对此进行磨真金不怕火。ESMFold 的速率相等快，或然针对千千万万的序列作念初步结构瞻望和打分。得分最高的 1,000 个，再来交给更精确的 AlphaFold2 来作念最终裁判。只须那些瞻望结构与最先草图高度吻合、何况置信度分数极高的设想决策，才气进入下一轮。

除了通过来自于 AI 的磨真金不怕火，还要在诬捏寰宇里经受严酷的压力测试。通过使用分子能源学模拟技艺，郑鹏团队在超等策画机里为这些诬捏卵白质分子创造了一个近乎真实的环境。

第一个测试是拉力测试，使用牵引分子能源学模拟技艺诬捏地拉扯卵白质的两头，望望到底需要多苟且气才会被拉散架，从而或然测量出来“解折叠力”（unfolding force）。

第二个测试时耐热测试，使用退火模拟把诬捏环境的温度从寒冬的全都零度，一齐飙升到 140 摄氏度，借此检测卵白质结构在高温下是否会散架。

收尾这一轮轮的 AI 生成、AI 筛选和物理模拟筛选，郑鹏团队从 20 万个候选设想中，最终锁定了几个最有后劲的超等卵白质设想决策，并将它们定名为 SuperMyo。

推行寰宇的磨真金不怕火：从皮牛顿到纳米牛顿

电脑里的瞻望再圆善，需要推行寰宇的考证。郑鹏团队把这些设想出来的 SuperMyo 基因放入细菌工场中，顺利产出了真实的卵白质。

那么，怎么测量一个只须纳米大小的卵白质分子的强度？他们使用了原子力显微镜，这种显微镜的顶端比针尖还要细许多倍。他们把单个 SuperMyo 卵白质分子的一端固定在玻璃片上，另一端黏在原子力显微镜的顶端上。然后，限制顶端缓缓朝上拉，这时就能像一个袖珍拉力计不异，及时地记载下来拉开这个分子所需要的力的大小。

收尾发现：自然的 127 小珠子，在实验中被拉开需要大致 250 皮牛顿的力（皮牛顿是相等小的力单元）。而第一代设想的 SuperMyo A339 需要大致 350 皮牛顿的力，强度晋升了大致 40%。

然而只是一个运行，郑鹏团队并莫得留步于此，他们收受了迭代设想的计策，使用第一代 A339 的中枢 β 链动作新的最先，不绝使用 AI 和模拟技艺来蔓延它，并增多了更多的氢键。就这样，他们设想出了 B 系列、C 系列...... 直到 F 系列。

每一次迭代，抗拉强度得到了显耀晋升。实验数据显露，最强的 SuperMyo F553 其解折叠力达到了惊东说念主的 1050 皮牛顿，是自然 127 的 4 倍多，瞻望收尾显露它不错承受逾越 2500 皮牛顿的力。

更伏击的是，实验数据了了赫然：卵白质力的氢键对数越多，它能承受的拉力就越大。这圆善考证了郑鹏团队最先的设想理念：通过剪切式氢键网罗的最大化来打造超强卵白质。

SuperMyo 不仅相等厚实，还很耐造。它具备可逆折叠的特质，或然像实在的弹簧不异，被拉直之后一朝削弱，还能我方恢归附状。以名为 B342 的 SuperMyo 为例，它的回弹顺利率高达大致 90%。

它也具备超等耐热的特质，往常的 127 在 70 摄氏度把握就会变性失活。而 SuperMyo 在一种检测卵白质结构的仪器也即是圆二色光谱仪的检测之下，即时加热到 100 摄氏度，结构也曾岿然不动。

从分子到材料：打造不怕高温的智能果冻

SuperMyo 单个分子的性能这样强，怎么漂浮成为咱们能看见的、能使用的材料呢？郑鹏团队念念到了水凝胶。这是一种富含水分的三维网罗材料，其实像果冻和隐形眼镜都属于水凝胶。好多生物医用材料用的都是卵白质水凝胶，然而它们开阔怕热，无法进行高温灭菌，以至于应用范围受到了限定。

而郑鹏团队使用了一个分子扣件系统——SpyTag/SpyCatcher。它俩就像是一堆来自于大自然的魔术贴，只须遭受一都就会紧紧勾搭。基于此，他们把名字为 A339 和 B42 的 SuperMyo 卵白质像串珠子不异，使用 SpyTag 联贯成为多聚体。

同期，把它的搭档 SpyCatcher 联贯到一种四臂的聚乙二醇分子上。当两者混杂之后，SpyTag 和 SpyCatcher 就会飞速扣合，将卵白质和聚乙二醇交联在一都，倏地即可造成透明的水凝胶。

恰是基于这些性能，让不同实验出现了冰火两重天的对比效果。用此前自然 127 小珠子制成的水凝胶，一朝被加热到 80 摄氏度不异就会欺侮和软化。而使用 SuperMyo A339 和 B42 制成的水凝胶，在 121 摄氏度的高温下仍能保执透明和凝胶状。

在一种测量材料软硬粘弹性的仪器也即是在流变仪的测试中，127 水凝胶在 80 摄氏度近邻发生弹性上的骤变，这意味着它的结构坍塌；而 SuperMyo 水凝胶的弹性模量在扫数这个词加热进程中永恒保执踏实。这意味着，这种新式卵白水凝胶不错平直进行高压蒸汽灭菌，为制造无菌的、可经久植入的生物医用材料铺平了说念路。

郑鹏回忆称：“当咱们通过 AI 设想，大幅度改变了卵白质的氨基酸序列（有时改变量高达 50 或 100 个氨基酸）后，这些全新的卵白质果然真是能在细菌中顺利抒发并纯化出来。这自己就相等神奇，说明了 AI 卵白质设想的坚强才气。

而当咱们逐渐增多氢键数目，最终达到 33 个时，在实验中不雅测到解折叠力突破 1,000 皮牛顿的那一刻。这相等令东说念主激越，它不单是是咱们团队的顺利，更是证据了咱们扫数这个词鸿沟几十年来对于剪切氢键决定力学强度这一猜念念的正确性，何况咱们真是诈欺这个规章取得了浩大的性能突破。”

自然，这项询查并不单是是为了创造几个最强的卵白质记载，它更是说明了一种全新的、可扩充的卵白质感性设想范式。即把深切的化学物理旨趣，与 AI 生成器具和物理模拟相勾搭，就能造出自然界不存在的、具有超卓性能的卵白质。

郑鹏暗示，AI 是这项询查的决定性器具，莫得它这个课题就无法完成。但他和团队对于卵白质，异常是其神奇力学功能的学问集结，其实始于更早之前。郑鹏从 2015 年归国责任以来，近十年时候都在询查卵白质的力学性质与踏实性。

不错说，经久的基础询查是泥土。改动点出当今 AlphaFold2 等 AI 器具的出现，他和团队对此相等粗犷，因为罢了他们构念念的钥匙终于来了。具体到本次责任，他们集中插足了大致三到四年的时候进行 AI 设想、模拟考证和实验测试。但若从扫数这个词学问和技艺储备的条理看，不错说是近十年的集结才最终促成了这项顺利。

郑鹏补充称，卵白质自然很早就被领略，但它之是以有不朽的询查魔力，是因为它险些实行了生命的扫数功能。对于此不错举出大都例子：肌肉收缩让咱们能跑能跳、腹黑搏动、视觉感知、听觉造成、食品消化……生命每一种功能的背后，险些都有特定的卵白质在运作。

生命的功能用之不休，对应的卵白质异常询查课题也就用之不休。夙昔，东说念主们主如若在发现和斡旋自然的卵白质。而如今，AI 让其进入了新的阶段：不仅不错斡旋自然卵白，还不错再行设想它们，以致创造出比自然版人性能更好的全新卵白质。这即是卵白质设想鸿沟的魔力与异日，其中又蕴含着无尽的可能性。

参考尊府：

关联论文 https://doi.org/10.1038/s41557-025-01998-3

运营/排版：何晨龙