| | | 生物纳米马达的研究进展及专利列举
| | 功能材料论文 生物纳米马达,又称生物马达分子、分子马达或纳米机器,是由生物大分子构成并将化学能转化为机械能的功能材料论文纳米系统。天然的功能材料论文分子马达,如:驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等,在生物体内的胞质运输、DNA复制、细胞分裂、肌肉收缩等生命活动起着重要作用。它是马达家族的革命,标志着人类由制造物理马达到制造生物马达的理想成为现实。纳米马达这种聚合物分子含有数对氮原子,氮原子两侧各有一个苯环,环与环之间的氮“桥”扭结在一起。分子的往复伸缩形变就是马达的运转。分子马达的种类和运动方式见下表: 马达种类 发动机部件 能量来源 运动方式 细胞肌架蛋白 驱动蛋白 微管蛋白 ATP 直线运动 肌球蛋白 肌动蛋白 ATP 直线运动 旋转马达 F1一ATP酶 F1复合物 ATP 旋转运动 细菌鞭毛 很多的蛋白质 H+/Na+ 旋转运动 核苷酸马达 聚合酶 DNA—RNA ATP 直线运动 解旋转酶 DNA—RNA ATP 直线运动 (出处见参考文献1) 分子马达方面的一个新进展是将DNA用于纳米机械装置制成DNA马达。2000年8月,Bell实验室和牛津大学的研究者开发了一个DNA马达。据预测,DNA马达技术可制造比当今快1000倍的计算机。在制作DNA马达时DNA既是结构材料,而且也作为“燃料”。 2001年4月,美国康奈尔大学的研究者研制出一台生物分子纳米发动机。据称,这台生物分子纳米发动机仅一个病毒般大小,由有机物充当的发动机和镍无机物充当的螺旋桨两部分组成。整台发动机机长750纳米,宽150纳米。这台发动机是由ATP(三磷酸腺苷)提供能量,即生物体内的三磷酸腺苷分子为纳米马达供电,由ATP合成酶驱动发动机运转。每加一次能量,纳米发动机可连续工作一小时。科学家高度评价此项科技成果,认为生物分子纳米发动机在医学领域将大有用武之地。例如,它可以充当一个“小护士”,巡视全身;它还可以在体内充当一个“小药剂师”,解释细胞发出的化学信号,计算必要的剂量,在人体内直接分配药量等[7-9]。
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