2010-10-27

奈米引擎的 DNA 建構套件

DNA construction kit for nanoengines
http://www.physorg.com/news191225412.html

April 23, 2010

化學家使用輪烷(rotaxanes)修修補補有好一段時間了。這個名稱源自於希臘文,基本的意思是「輪軸(wheel axle)」 -- 這不是沒有道理。

輪烷分子實際上由一個軸所構成,同時有個環,或稱箍(hoop)穿過它。為了防止箍滑離軸,龐大的止動器(stoppers)分別置於二端,然後這些(止動器)組成扣環(intertwined rings)。整個構造看起來有點像中間有個環的啞鈴。(見原站圖)

先前所有的 DNA 輪烷都是有機化學產物。它們的尺寸也很小,因而在奈米尺度下展現更短的機械運動幅度(margins)。此外,新的 DNA 替代品能輕易配備額外功能,據此能迅速開發出精密的機械系統。

為了打造新輪烷,來自 Bonn 大學生命與醫療科學(Life & Medical Sciences,LIMES)研究所的 Damian Ackermann 博士與 Michael Famulok 教授及其團隊使用了某種材料,那通常被認為是建構生命本身的基石:DNA。但研究者感興趣的主要部份不是 DNA 身為基因載體的功能。相反的,他們聚焦在利用雙股 DNA 的鹼基配對原理在奈米尺度下建構精密的構造物。雙螺旋形態是一種非常穩定的支架。此外,一部份的單股 DNA 可從任何所選擇的精確位置移除,成為奈米機器中其他元件的連接點。"各 DNA 股的明確性使得 DNA 具高度穩定性。它提供我們相當多的可能性," Damian Ackermann 表示。"DNA 如同樂高積木,為奈米結構物的理想材料," Famulok 補充。

這些位於 Bonn 的生化學家已創造出一種全新的輪烷。它形成一種穩定的機械單元,有個可在其中自由移動的內箍。這個輪子很有用。"我們設想了一些東西," Famulok 說。"我們初步的目標是建構系統,其運動可在奈米層次上受到控制。現在有了軸與輪子,而我們已有了一些如何使輪子轉起來的點子。" 這些奈米引擎也許能與其他生物系統結合,例如蛋白質。

研究者現在明白,他們憑藉 DNA 輪烷為各種不同奈米機械系統的開發立下基礎。這些奈米機械系統全都基於物理上連結的(interlocked)雙股 DNA。這些努力最終會產生什麼仍是開放的答案,不過已經有了這項重要的突破。"重要的是,我們現在有了一組新穎的元件,藉此能打造出先前不可能打造的東西," Ackermann 表示。"我們的想像力邊界,在某種程度上,已被向前推進了一些。"

※ 相關報導:

* A double-stranded DNA rotaxane
http://www.nature.com/nnano/journal/v5/n6/full/nnano.2010.65.html
Damian Ackermann, Thorsten L. Schmidt, Jeffrey S. Hannam,
Chandra S. Purohit, Alexander Heckel & Michael Famulok
Nature Nanotechnology 5, 436 - 442 (2010)
Published online: 18 April 2010
doi: 10.1038/nnano.2010.65
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1 則留言:

fsj 提到...

1/10億米 世界最小奈米車

法新社法新社 – 2011年11月10日

(法新社巴黎9日電) 荷蘭科學家今天表示,他們已製造出1種4輪驅動的分子,這個分子細小到只有10億分之1米,比1根髮絲還細小6萬倍,在電子爆發時會產生回應。

這個奈米級分子,包括1個中央體,附著4個旋轉單元,每個單元由幾個原子組成。

這輛奈米車可從隧道電子顯微鏡輸入的能量,驅動操控。

顯微鏡發射電子,誘導轉子與銅面在作用力中產生變化。結果,轉子像蹼輪一般轉動起來,驅動微分子前進。

這篇研究報告由格羅寧根大學(University ofGroningen)佛林加教授(Ben Feringa)領導完成,刊登在「自然」(Nature)科學期刊。

這個研究領域約於6年前開發,而這輛奈米車為其中最新成就,預見未來可實際運用在醫療和奈米工程上。(譯者:中央社王黛麗)