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　　近(jin)日，哈爾(er)濱工業大學(xue)醫學(xue)與健康學(xue)院賀強(qiang)、吳英杰團隊(dui)在仿(fang)生超(chao)(chao)(chao)(chao)分(fen)子(zi)膠(jiao)體(ti)(ti)馬(ma)達(da)研(yan)究方向取得最新進展，提出了納米(mi)(mi)尺度(du)旋(xuan)轉(zhuan)生物(wu)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)協(xie)同驅(qu)動(dong)(dong)細胞尺度(du)超(chao)(chao)(chao)(chao)分(fen)子(zi)膠(jiao)體(ti)(ti)馬(ma)達(da)的(de)構筑新方法。研(yan)究成果以(yi)(yi)《旋(xuan)轉(zhuan)生物(wu)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)驅(qu)動(dong)(dong)的(de)超(chao)(chao)(chao)(chao)分(fen)子(zi)膠(jiao)體(ti)(ti)馬(ma)達(da)》（Rotary Biomolecular Motor-powered Supramolecular Colloidal Motor）為(wei)(wei)題發(fa)表(biao)在《科(ke)學(xue)進展》（Science Advances）上。該(gai)研(yan)究創新性地以(yi)(yi)納米(mi)(mi)尺度(du)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)生物(wu)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)ATP合酶作為(wei)(wei)動(dong)(dong)力部件，驅(qu)動(dong)(dong)細胞尺度(du)的(de)超(chao)(chao)(chao)(chao)分(fen)子(zi)膠(jiao)體(ti)(ti)馬(ma)達(da)，實現了仿(fang)生體(ti)(ti)系生物(wu)安全(quan)的(de)能(neng)量轉(zhuan)換和自主(zhu)運動(dong)(dong)能(neng)力。

　　在(zai)生物(wu)體(ti)中，細胞(bao)(bao)通(tong)(tong)過(guo)協調成(cheng)百上千蛋白質分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)(da)的(de)運(yun)(yun)動(dong)和力(li)量(liang)，在(zai)多個尺度上執(zhi)行各種(zhong)機械任務，如細胞(bao)(bao)內物(wu)質運(yun)(yun)輸、細胞(bao)(bao)運(yun)(yun)動(dong)和肌(ji)肉收縮等。然而，從納米(mi)級蛋白質馬(ma)達(da)(da)出發設計活性仿(fang)生材料(liao)和機器，通(tong)(tong)過(guo)消耗能量(liang)來推動(dong)微米(mi)級組裝(zhuang)體(ti)連續運(yun)(yun)動(dong)仍然面(mian)臨巨大挑(tiao)戰。針對這一挑(tiao)戰，該研究團(tuan)隊首次提出了(le)一種(zhong)新型的(de)旋轉生物(wu)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)(da)協同(tong)驅(qu)動(dong)的(de)超(chao)分(fen)子(zi)膠(jiao)體(ti)馬(ma)達(da)(da)，以自然界最小的(de)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)(da)——旋轉生物(wu)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)(da)ATP合酶作為動(dong)力(li)基(ji)元，運(yun)(yun)用可控化學分(fen)子(zi)組裝(zhuang)構(gou)筑了(le)生物(wu)分(fen)子(zi)馬(ma)達(da)(da)協同(tong)驅(qu)動(dong)超(chao)分(fen)子(zi)膠(jiao)體(ti)馬(ma)達(da)(da)的(de)新體(ti)系。

　　研究團隊發現(xian)，含ATP合(he)酶(mei)馬達(da)的(de)(de)(de)色素團囊泡在聚電解質微膠囊表(biao)面的(de)(de)(de)融合(he)過程(cheng)遵循“降落傘”機制，可實現(xian)ATP合(he)酶(mei)馬達(da)內外取向的(de)(de)(de)調控，獲得超(chao)(chao)分(fen)(fen)子膠體(ti)(ti)馬達(da)的(de)(de)(de)非對稱結構。結合(he)實驗數(shu)據的(de)(de)(de)物理分(fen)(fen)析和理論模(mo)擬(ni)，在ADP、無機磷的(de)(de)(de)反(fan)應溶液中，光(guang)(guang)照下超(chao)(chao)分(fen)(fen)子膠體(ti)(ti)馬達(da)的(de)(de)(de)表(biao)面發生不(bu)對稱的(de)(de)(de)光(guang)(guang)合(he)磷酸化(hua)反(fan)應，驅(qu)動(dong)(dong)超(chao)(chao)分(fen)(fen)子膠體(ti)(ti)馬達(da)運(yun)(yun)動(dong)(dong)，展示出較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)能量轉化(hua)與(yu)驅(qu)動(dong)(dong)效(xiao)率(lv)。通(tong)過改變(bian)光(guang)(guang)強，可實現(xian)多(duo)個生物分(fen)(fen)子馬達(da)協同作用并放(fang)大(da)這些分(fen)(fen)子力與(yu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)，調控超(chao)(chao)分(fen)(fen)子膠體(ti)(ti)馬達(da)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)行(xing)為，模(mo)擬(ni)生命(ming)體(ti)(ti)從分(fen)(fen)子到介觀(guan)到宏觀(guan)逐級放(fang)大(da)做功的(de)(de)(de)現(xian)象。

　　研究(jiu)成果創新(xin)(xin)性(xing)地運用(yong)生(sheng)物分子馬(ma)達(da)(da)的能(neng)量轉化(hua)，實(shi)現了對超分子膠(jiao)體馬(ma)達(da)(da)動(dong)(dong)力單元的動(dong)(dong)態調(diao)控(kong)，印證了由生(sheng)物分子機(ji)器驅動(dong)(dong)更大尺度機(ji)器的可能(neng)性(xing)，為(wei)游動(dong)(dong)納米機(ji)器人仿生(sheng)設計提供了全新(xin)(xin)的思(si)路，也為(wei)未來細胞的能(neng)量代(dai)謝主動(dong)(dong)調(diao)控(kong)實(shi)現疾病的精準診療提供了新(xin)(xin)途徑。

　　哈爾濱工業大學醫(yi)學與健(jian)康學院吳(wu)英杰副教授、賀強教授和國科溫州研(yan)(yan)(yan)究(jiu)院巫浩副研(yan)(yan)(yan)究(jiu)員為(wei)論文通訊作(zuo)(zuo)者。賀強課題組博(bo)(bo)士研(yan)(yan)(yan)究(jiu)生劉君為(wei)論文第一作(zuo)(zuo)者，博(bo)(bo)士研(yan)(yan)(yan)究(jiu)生李月(yue)和國科溫州研(yan)(yan)(yan)究(jiu)院楊玲研(yan)(yan)(yan)究(jiu)員參與論文研(yan)(yan)(yan)究(jiu)工作(zuo)(zuo)。

　　本研究獲得國家自然科(ke)學基(ji)金重(zhong)大項目和國家重(zhong)點(dian)研發課題的支持。