據媒體報導，由機械上連鎖的分子組成的微小結構可以充當「分子機器」，這一化學研究領域令人興奮的歷史可以追溯到幾十年前，近年來則已經有了一些特別重要的進展。來自普林斯頓大學的研究人員利用自組裝的多肽製造出了世界上最小的連鎖生物力學結構，其大小僅為十億分之一米。
分子機械的起源可以追溯到法國的Jean-Pierre Sauvage的早期工作，他在1983年從事光化學領域的研究，當時發現了一對圍繞銅離子連接的分子。當銅被移除後，分子通過機械連接而不是通過原子間共享電子的典型共價鍵連接。這種結構為1991年Fraser Stoddart將一個分子環連接到分子軸上以及Ben Feringa在1999年開發出第一個分子馬達奠定了基礎。
Sauvage、Stoddart和Feringa在分子機械方面的開創性研究而被授予2016年諾貝爾化學獎，他們的工作繼續激勵著該領域的其他人。在過去的十年里，我們看到了世界上第一個人造分子泵的創造，旨在在分子之間傳遞能量、在分子機器上取得了進展、可以用類似腿的結構行走來治療疾病及殺死特定癌細胞的分子納米潛艇。除了人體領域，分子機械在能量儲存、新材料和傳感器的開發方面也有發展前景。
截止到目前，大多數形成這些分子機器基礎的機械連鎖分子都依賴金屬離子和強溶劑來形成所需的結構。普林斯頓大學的科學家們開始著手迴避對人造積木的需求，他們完全從天然生物分子中合成了機械連鎖分子，在這種情況下，微小的胺基酸鏈被稱為肽。
研究團隊使用一種名為microcin J25的自然形成的拉索狀肽作為起始點。組成這種肽的胺基酸經過基因工程改造發揮了完全不同的作用，另外還在水中自我組裝成完全不同的形狀–其中包括兩個互鎖的環，它們的大小都是十億分之一米。
「我們已經能夠建造一堆以前沒有人能建造的結構，」A. James Link說道，「這些是你可以用縮氨酸製成的最小的螺紋或連鎖結構。」Lin是化學和生物工程教授，也是這項研究的主要研究者。
有趣的是，其中一些結構能在兩種或更多不同的形狀之間切換，研究人員指出，這為一種「生物分子開關」奠定了基礎。從更廣泛的意義上說，這項工作證明了高度復雜結構的形成並可能為從材料設計到醫療保健的所有領域中使用復雜的新生物分子打開大門。
「這確實是在生物界和合成化學之間建立了一座橋梁，」Link說道。
來源：cnBeta
