人造分子机器
人造分子机器藉助分子(链)来合成製造分子的机器开发方式就像汽车厂里的机械装配流水线。该种机器最终能够提升分子的製造效率和成本效率,并使所有由分子水平开始的人工製造领域受益。例如,科研人员正在改进当前的机器来生产盘尼西林等药物。这种机器只有数纳米长,而且只能通过特殊的设备才能看到。它的创造灵感源自天然存在的複杂的“分子工厂”,如来自DNA的信息就可被用于规划分子构建模组的连线,并使其处于正确的顺序。
基本介绍
- 中文名:人造分子机器
- 外文名:renzaofenzijiqi
- 开发方式:就像汽车厂里的机械装配流水线
- 理论基础:最特别的当属核糖体
理论基础
在这些工厂中,最特别的当属核糖体,这种大规模的分子机器存在于所有的活体细胞之中。而此次的分子机器研发正是基于核糖体。它的突出特色是具有一个功能化的纳米环,其能在分子轨道上移动,并拾起轨道上的构建模组,且以特定的顺序将它们连线在一起,以合成所需的新分子。
微观製造技术
首先,纳米环会穿过分子链并藉助铜离子开展装配过程。随后,一个“反应臂”将被附着在机器的剩余部分并开启操作。纳米环会沿分子链上下移动直至被前方的构建模组挡住去路,之后“反应臂”将从轨道上卸除这一障碍,并将其传送至机器上的另一位置,激发“反应臂”上活性部位的活力。这样纳米环就能自由沿分子链移动,直到遇到下一个构建模组。如此反覆,就能在纳米环上构建出新的分子结构。当所有的构建模组都从轨道上移除时,纳米环的去分子链和合成过程便会结束。
发展前景
研究人员指出,製造出的原型机器远没有核糖体那般高效。核糖体能够在1秒内连线20个构建模组,连线上限多达150个。而当前他们仅用分子机器连线了4个模组,连线每个模组更要耗时12小时。但科学家指出,可以大规模并行推进这样的装配过程,其已经在实验室内使用百万万亿(10的18次方)架同样的机器并行实现了分子的构建。
戴维·利说指出,下一步他们会致力将更多的构建模组囊括其中,以利用人造分子机器製造出更複杂的分子,也有望打破自然和现有合成方式的局限,构造出全新类型的分子。
戴维·利说指出,下一步他们会致力将更多的构建模组囊括其中,以利用人造分子机器製造出更複杂的分子,也有望打破自然和现有合成方式的局限,构造出全新类型的分子。