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光控纳米阀研发代表一种新一代的纳米技术工具

发布时间：2008-07-20 08:48:39

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　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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