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新一代的纳米技术工具 -- 光控纳米阀

标准共享圈中国仪表网2006年11月09日 11:16人气:2650

 光控的蛋白质通道也许代表了一种新一代的纳米技术工具。

    从理论上讲,建造一个纳米设备并非完全不同于建造其它的设备,工程师第一步设计出必需的部件,然后再决定如何将它们组装起来实现既定功能。然而,建造纳米设备的最大困难是必须在这个尺度内进行有效的设计。幸运的是,进化成功地解决了无数的工程挑战,科学家在蛋白质的世界里总能发现给人灵感的自然设计。

    荷兰哥尼根大学和BiOMaDe技术中心的研究人员展示了这种方法的力量。Ben Feringa解释说,MscL是大肠杆菌上的一种膜蛋白,它属于控制物质进出细胞的管道,在光的作用下它会可逆转地开或关,在自然的系统里,这就是一种安全阀。他说:“它能防止细胞爆裂,如果细胞内的压力过大,通道的小孔就会张开3个纳米,许多东西就会流出去。因此,它是一个非常好的通道,能自动张开的、理想的状态能控制它的开和关。”

    通常情况下,MscL因疏水作用总是紧闭的。但是,如果有相当的负荷,MscL的小孔就会被迫一直张开,直到负荷消失。Feringa和同事设计了一种可逆转的光开关,在紫外光的作用下会充电,而在可见光的作用下会放电。这种开关附着在MscL单体的特殊部位,经过改造的蛋白质被送进合成膜。实验确证,紫外光能诱导通道的张开,直至在可见光的作用下重新合上。在第二轮的实验中,研究人员将经过改造的MscL注入微脂质体内,脂质体内含有荧光染剂,实验显示,除了少量的泄漏以外,光能有效地调节脂质体内的荧光染剂的释放。

    这只是一个最初的发现,研究人员们正在改进这种方法,他们希望这种技术能应用于可控的药物输送上。Feringa有更远大的目标,他预见了这些微型设备的巨大功能,并相信它们能够成为精密纳米设备的基本构件。他说:“在纳米技术领域,我们很少知道如何整合零件、如何组装它们并让它们恰当地工作。”“当基本原理被证明后,新的挑战就是看看如何将这种纳米阀与部分纳米流体通道结合起来,行使阀门的功能。”
 

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