人造分子機(jī)器可在人體內(nèi)構(gòu)建新物質(zhì)

分子機(jī)器，指由分子尺度的物質(zhì)構(gòu)成、能行使某種加工功能的機(jī)器，其構(gòu)件主要是蛋白質(zhì)等生物分子。因其尺寸多為納米級(jí)，又稱生物納米機(jī)器，具有小尺寸、多樣性、自指導(dǎo)、有機(jī)組成、自組裝、準(zhǔn)確高效、分子柔性、自適應(yīng)、僅依靠化學(xué)能或熱能驅(qū)動(dòng)、分子調(diào)劑等其他人造機(jī)器難以比擬的性能，因此研究分子機(jī)器具有重大意義。

從上世紀(jì)90年代起，法國圖盧茲材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)研究中心就已著手研制分子機(jī)器。1998年成功合成平面分子車輪；2005年首次研制出分子發(fā)動(dòng)機(jī)；2007年研制出的“分子輪”是第一臺(tái)真正的分子機(jī)器。這個(gè)非常奇特的分子包括2個(gè)直徑為0.7納米，由三苯甲基分子組成，被固定在長0.6納米的軸上的“車輪”。所有分子機(jī)器的化學(xué)結(jié)構(gòu)均被固定在銅基上。

近期，英國曼徹斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過模擬自然分子的制造過程，研發(fā)出了高度復(fù)雜的人造分子機(jī)器，是目前世界上同類分子機(jī)器中最為先進(jìn)的，可謂在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)掀起了一場(chǎng)微尺度的工業(yè)革命。相關(guān)科研報(bào)告發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志上。

此項(xiàng)研究由該校化學(xué)學(xué)院的大衛(wèi)-李教授所主導(dǎo)。這種分子機(jī)器只有數(shù)納米長，而且只能通過特殊的設(shè)備才能看到。它的創(chuàng)造靈感源自天然存在的復(fù)雜的“分子工廠”，如來自DNA的信息就可被用于規(guī)劃分子構(gòu)建模塊的連接，并使其處于正確的順序。在這些工廠中，最特別的當(dāng)屬核糖體，這種大規(guī)模的分子機(jī)器存在于所有的活體細(xì)胞之中。而此次的分子機(jī)器研發(fā)正是基于核糖體。它的突出特色是具有一個(gè)功能化的納米環(huán)，其能在分子軌道上移動(dòng)，并拾起軌道上的構(gòu)建模塊，且以特定的順序?qū)⑺鼈冞B接在一起，以合成所需的新分子。

英國曼徹斯特大學(xué)化學(xué)系的大衛(wèi)-李教授說道：“就像現(xiàn)實(shí)世界工廠中用于裝配汽車的機(jī)器人一樣，我們希望有一天能夠在分子工廠使用這種人造機(jī)器來高效的構(gòu)建新物質(zhì)。核糖體產(chǎn)生蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)只是大自然使用的一種聚合物。但是使用我們的人造機(jī)器，我們并不僅限于產(chǎn)生相同的大自然構(gòu)建模塊。我們應(yīng)該能夠使用其它類型的構(gòu)建模塊來制造新型材料，比如說新型塑料、新型催化劑和藥物等?！?/P>

早在20世紀(jì)末，分子機(jī)器研究者艾倫博曾表示，分子機(jī)器的研究可以促進(jìn)生物學(xué)發(fā)現(xiàn)，深入認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)分子機(jī)器機(jī)制，開發(fā)生物分子機(jī)器和促進(jìn)仿生學(xué)發(fā)展。游離的分子機(jī)器必將在未來的某一天可組合為計(jì)算機(jī)。