Nature：納米級分子機器鑽孔破壞細胞膜

科幻小說有過這樣的場景：一個比細胞還要小的納米機器人，可以進入細胞，收到命令後它就能吞噬病毒，殺掉癌細胞……幻想一下，如果科幻成真，那醫生治病就方便很多，只需要把納米機器人放入病人體內，然後納米機器人會自己完成「手術」。但是，人類目前無法造出這麼小的機器人，最重要的原因是沒有足夠小的發動機。分子馬達既然能把化學能轉化為機械能，一旦被人類完美地利用，完全可以充當納米機器人的發動機。

化學家報道了一種分子馬達，當它們被紫外線激活時，分子馬達旋轉進入細胞。這樣的分子鑽頭通過滑行或穿足夠多的孔來破壞癌細胞的完整性，為開放性治療開闢了新的途徑。萊斯大學的化學家James M. Tour說：「研究顯示，新一代治療劑即將到來，這些分子馬達可以鑽開細胞——要麼允許藥物進入細胞，要麼使細胞迅速死亡。」

分子馬達的化學結構圖（來源：Nature）

Tour的研究一直專註於創建分子機器。他的實驗室創造了第一個納米碳。當他解釋他的研究時，人們經常問他分子機器有一天可以用來治療疾病嗎？當分子機器發明者去年獲得諾貝爾化學獎時，這些問題才加劇了。因為分子機器比生物結構如細胞小得多，所以Tour並不認為它們可能成為醫學的實用工具。但是，他說，他突然想到，用分子馬達旋轉圍繞一個細胞可能會產生有趣的結果。所以他與達勒姆大學的羅伯特·帕爾（Robert Pal），北卡羅來納州立大學的王鳳峰（Mike Wang）和賴斯的雅各布·羅賓遜（Jacob T. Robinson）合作，探討了這個想法。

化學家根據諾貝爾獎得主本·福雷加在格羅寧根大學實驗室（Nature 2017，DOI：10.1038 / nature23657）的設計創造了幾個馬達分子。在紫外光下，分子馬達中的雙鍵異構化，馬達轉動了起來形成旋轉的分子馬達。旋轉的分子馬達相當於電動機的轉子部分，它可以結合定子部分。

旋轉分子馬達結合更大定子部分（來源：C&EN）

馬達能夠吸附到細胞的磷脂雙分子膜上，並靶向識別特定的細胞表面識別位點，在對人類前列腺癌細胞的測試中，研究小組發現這些分子馬達可以吸附在細胞上，並且在暴露於紫外線之後，在三分鐘內可將癌細胞消滅。

Tour說 ：「分子馬達可以在細胞中鑽孔，這是永遠無法抗拒的一個行為，但它只發生在紫外光照射的地方，這意味著如果分子馬達機器鎖定在身體其他地方的健康細胞上，那麼鑽孔行為將不會發生，而使健康細胞能夠在這場交火中幸免於難。

Feringa評論說：「附加肽基的分子馬達具有進入細胞表面特定位置的靶向特異性，這對於未來的生物應用是巨大的希望。不過這種新手段仍然存在一個問題，那就是紫外光並不能穿透我們的身體到達深處，為此，Tour表示，研究團隊現在正在尋找其他方式（包括近紅外和無線電波等）來激活馬達。

論文鏈接：

https://www.nature.com/nature/journal/v548/n7669/full/nature23657.html

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