利用生物分子構(gòu)建納米機(jī)器是當(dāng)前生物納米技術(shù)研究領(lǐng)域的國(guó)際前沿?zé)狳c(diǎn)之一，為數(shù)不多的成功范例都是通過(guò)消耗體系中的化學(xué)能來(lái)驅(qū)動(dòng)，要維持納米機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要不斷地向體系中添加含能物質(zhì)。這種驅(qū)動(dòng)方式使生物納米機(jī)器難以應(yīng)用到光電操控的微系統(tǒng)中，阻礙了此方面研究的發(fā)展。

      國(guó)家納米科學(xué)中心劉冬生研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組一直致力于生物納米技術(shù)，特別是以核酸為基礎(chǔ)的納米結(jié)構(gòu)組裝、納米機(jī)器的構(gòu)建與應(yīng)用研究。近日，該課題組在'質(zhì)子推動(dòng)的核酸分子馬達(dá)’研究基礎(chǔ)上，通過(guò)將此核酸納米機(jī)器系統(tǒng)與一種紫外光控pH值響應(yīng)的有機(jī)小分子系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了核酸納米機(jī)器的光驅(qū)動(dòng)。如圖所示：當(dāng)紫外光照時(shí)，MGCB釋放氫氧根，溶液pH值提高，核酸構(gòu)象由折疊的四鏈打開(kāi)為單鏈；而關(guān)閉紫外光源，變化即向相反方向進(jìn)行，氫氧根被重新結(jié)合，溶液pH值降低，核酸單鏈重新折疊為四鏈結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。通過(guò)操縱光的開(kāi)關(guān)，此過(guò)程可被多次循環(huán)。核酸納米機(jī)器光驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)使之向最終實(shí)現(xiàn)與光電操控的微機(jī)械系統(tǒng)結(jié)合這一目標(biāo)邁出了重要一步，也為發(fā)展新型的生物納米器件提供了一個(gè)新的思路。研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在近期《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(http://dx.doi.org/10.1002/anie.200604589)雜志上，第一作者為該課題組博士生柳華杰。

      此工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”的支持。