在自然界中,细胞新陈代谢的维持和调节大多是通过跨膜传递蛋白来实现,比如,离子通道和离子泵能够调节细胞内外的离子或者分子的跨膜传输。研究学习模仿这些生物机器和生物马达一直是科学家们追逐的热点。虽然科学家们制备了不同的人工分子机器和人工纳米通道,但是要实现如生物分子机器或者生物分子马达那样精细调控的功能,尚存在很大的挑战。
近日,中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心研究人员在可控跨膜物质输运方面取得一系列进展。在前期工作基础上(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4552-4559;J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 16048-16052),研究人员设计并构筑了人工分子马达体系,该体系能够在光驱动下使特定分子在人工纳米孔道中实现选择性传递。该工作以Bacteriorhodopsin-Inspired Light-Driven Artificial Molecule Motors for Transmembrane Mass Transportation 为题发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, doi: 10.1002/anie.201809627)上。
研究人员在聚合物纳米孔孔壁修饰上偶氮苯衍生物分子,发现该体系在紫外光(UV, 365 nm)和可见光(430 nm)同时照射下可以实现将环糊精衍生物选择性地从膜的一侧传递到另外一侧。传递速率能够达到9.5×106±5.21×105个/秒,超过了大部分生物离子通道(>106个/秒)和分子传递载体(~102个/秒)。在该传递过程中,偶氮苯分子的疏水性、可逆光反应以及光驱动翻转-旋转运动在该体系中扮演了过滤器、搅拌器以及传送带的作用,使得环糊精分子能够选择性地在孔道中进行快速传递。该体系有望应用到药物传递或者分离提纯领域。
以上研究得到科技部纳米科技重点研发计划项目和国家自然科学基金委杰出青年科学基金项目资助。
受菌视紫红质启发的光驱动物质传递体系示意图
近日,中国科学院生态环境研究中心研究员汪海林团队在同源重组分子机制研究方面取得进展,相关研究成果以FlankingstrandseparationactivityofRecAnucleoprotein......
美国科学家描述了一个受牻牛儿苗种子自钻孔行为启发的可生物降解种子载体。这个种子载体的种植成功率比牻牛儿苗种子还要高。这项技术或能提高飞机播种的效果,帮助应对土地退化地区的农业和环境压力。相关研究近日发......
将光热治疗(PTT)与磁共振成像(MRI)集成在纳米诊疗体系中,对实现个性化诊疗具有重要临床应用价值。但现有纳米体系的限域环境严重抑制了具有光热性能染料的激发态分子内运动,进而极大地限制了其光热性能。......
记者1月30日从中国科学院金属研究所获悉,该所科研人员与国内外科研团队合作,发明出一种具有高轻、高强、高阻尼性能的仿生材料——镁-MAX相仿生金属陶瓷。该研究成果近日发表在《今日材料》上并已申请发明专......
化学反应无处不在,如何精确调控化学反应是化学科学研究的核心目标之一。在化工生产过程中,工程师们常常通过添加催化剂、改变化学过程的温度、压力等宏观参数,在一定程度上控制化学反应,得到了所需的化学反应产物......
近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员吴凯丰与副研究员杜骏团队在量子点—有机分子能量传递机制与应用的研究中取得新进展。团队采用低毒性的CuInSe2量子点结合并四苯分子,实现了该类杂化体系在近红外波......
近日,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院理论与计算化学研究组副研究员宋宏伟与美国加利福尼亚大学伯克利分校教授DanielM.Neumark团队、美国新墨西哥大学教授郭华合作,结合慢光电子速度成像光......
原文地址:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/12/491197.shtm近日,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院理论与计算化学研究组副研究员宋宏伟与美......
原文地址:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/12/491042.shtm科技日报北京12月12日电(实习记者张佳欣)根据12日发表在《自然》杂志上的新研究......
据最新一期《物理化学通讯杂志》报道,日本大阪市立大学的研究小组成功扩展了量子相位差估计算法。这是一种直接计算能隙的通用量子算法,能够直接计算两种不同分子几何形状之间的能量差,使研究人员能在单个计算中基......