北京
▲科學家構建多尺度生物防偽涂層（視頻由AI生成）
購買商品時，掃一掃二維碼做初步驗證，已經是人們熟悉的防偽方式。如今，科學家正嘗試將防偽信息直接嵌入材料本體，讓材料本身成為認證載體。
近日，中國科學院深圳先進技術研究院開發出一種多層級信息加密平臺（HIDE）。該平臺將可編程淀粉樣蛋白納米纖維與DNA分子結合，構建出一層近乎透明的微米級涂層，使材料表面兼具信息隱藏和分級驗證等功能，為防偽與物理信息安全提供了全新思路。
01
“四重密碼”藏進一層涂層
傳統防偽技術多依賴圖案、防偽碼、顏色變化或特定光學響應等單一特征，識別方式一旦被摸清，偽造風險也會隨之上升。相比之下，HIDE的優勢在于能夠把不同層級的信息整合進同一層材料，構建起橫跨宏觀、微觀、納米和分子尺度的“四重密碼”系統。
▲多層級信息加密平臺（HIDE）的應用示意圖
宏觀尺度信息可表現為在特定條件下顯現的二維碼，手機即可讀取；顯微尺度信息包括微圖案和衍射圖樣，需要借助顯微鏡或激光識別；納米尺度信息體現在蛋白納米纖維的結構排布中；分子尺度信息則直接編碼在DNA序列里。這層看似普通的涂層，實際上承載了不同層級的信息及對應的讀取方式。
02
材料表面“存住”信息
支撐這一體系的核心，是一種能夠自組裝形成涂層的蛋白納米纖維材料。研究團隊以人源FUS蛋白為基礎設計重組蛋白，使其在合適條件下自發組裝成納米纖維，并附著在玻璃、鋁片、PET等多種材料表面，形成均一穩定的涂層。這種涂層幾乎是“隱形”的：在玻璃表面，其可見光透過率超過94%。
團隊發現，只要改變不同蛋白的混合方式和加入順序，就能形成結構各異的納米纖維網絡，通過專業設備加以識別，相當于在透明涂層中埋入一層肉眼難辨的“結構密碼”。
與此同時，團隊在涂層中加入可特異性結合DNA的功能模塊，將DNA分子穩定固定在涂層表面。在具體實驗中，團隊將一段30個字符的文本信息轉換為二進制數據，并進一步編碼為一條由128個核苷酸組成的DNA序列，成功實現了文字信息在分子層面的寫入、存儲和讀取。
03
從快速驗真到分級認證
為了讓這套系統具備現實應用價值，團隊設計了兩級檢測策略。第一級是快速篩查。團隊引入Cas12a檢測系統，一旦樣品中存在目標DNA序列，就會觸發熒光信號，從而在較短時間內完成真偽判斷。第二級則是深度核驗。研究人員可通過擴增和測序，進一步讀取完整DNA序列，并還原其中編碼的信息。前者適用于現場快速驗真，后者則適用于高價值物品的精確身份確認。
HIDE的分層設計使得不同價值、不同流通場景的物品能夠適配不同安全等級的需求。對于普通消費品，宏觀可讀信息即可支持快速防偽；對于高價值物品，則可疊加顯微結構、DNA分子編碼與CRISPR檢測，實現更高等級的身份認證體系。
從“貼標簽”到“寫材料”，這項研究提供的并不只是新的防偽手段，更是一種重新理解物理信息安全的方式：防偽和身份認證不一定依賴外加標簽，也可以通過功能化材料實現深層次、分層級的驗證。隨著相關設計和驗證體系進一步成熟，這類功能化生物材料有望在高級防偽、供應鏈溯源和安全標識等領域打開新的應用空間。
來源：中國科學院深圳先進技術研究院
責任編輯：宋同舟
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