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科幻变现实:由你开启的全新世界,从头组装的分子马达引爆革命!

 大科技杂志社 2023-07-17 发布于海南

  地球上存在着无数的分子机器,包括许多形式的分子马达,例如草履虫的鞭毛。草履虫借助它的旋转动力,克服水的粘性,钻穿水体,在水里游泳。

  但是,自然界中的分子马达都是经过漫长的进化得来的,其角色已经高度专门化,很难让它们适应其他任务。这就是我们需要回到起点,从最简单的零部件开始设计,然后把它们组装成各种用途的分子马达的原因。

草履虫的鞭毛就是一个分子马达

  分子马达都是些特殊的蛋白。蛋白质是由氨基酸组成的分子长链。这些长链需要折叠成特殊的空间构型,才能让蛋白质发挥功能。几十年来,破解蛋白质的折叠方式一直是一个巨大的挑战,但最近随着人工智能的介入,这方面已经取得巨大的进步。科学家甚至走得更远,为了实现某种用途,他们可以设计自然界中不存在的蛋白。这一切都为制造分子马达提供了便利。

  最近,美国华盛顿大学的一个研究小组制造出第一个接近分子马达的东西——能自我组装的轴承和转子。制造它们的材料则是人造蛋白。研究人员是通过将负责合成该蛋白的DNA片段置入大肠杆菌的DNA中,将其制造出来的。他们用电子显微镜检查后发现,轴承和转子已经自行正确组装起来。但是,由于显微镜只能提供一系列静态的图片,他们还不能确定轴是否在旋转。

  因为目前还没有任何东西为它提供动力,如果轴在转动,那也仅仅是分子碰撞引起的随机摆动。接下去就要看科学家如何实现对其输入能量,以驱动它朝一个方向运动了。

  科学家打算制造更多的部件,然后组合成分子马达,并组成越来越复杂的纳米机器。这些纳米机器有朝一日可以进入我们的身体,帮助疏通动脉或者修复受损的细胞。

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