近年來，仿生智能納米孔道研究頗受關(guān)注，研究者們已成功實現(xiàn)多種智能響應納米通道體系，包括光響應、pH響應、離子響應、電壓響應等。其中，光刺激因其不僅能夠?qū)ο到y(tǒng)進行精確的時空間調(diào)控，而且能夠作為能量源來對系統(tǒng)進行供能驅(qū)動，因此成為研究熱點。
近日，中國科學院理化技術(shù)研究所仿生智能界面科學中心研究人員利用含偶氮苯基團的DNA鏈段組裝于聚合物納米通道模板上，構(gòu)建了光調(diào)控的納米通道。該系統(tǒng)利用了DNA的高度可編程性和偶氮苯分子的光響應特性，構(gòu)建了光響應分子機器，結(jié)合人工固態(tài)納米通道技術(shù)，實現(xiàn)了光驅(qū)動的ATP分子跨膜傳遞，其傳遞速率是自由擴散的27.8倍。該工作受生物體啟發(fā)，獨特地利用光來調(diào)控DNA適配體的展開和折疊，從而實現(xiàn)對生物分子的捕獲-釋放-轉(zhuǎn)運過程，并通過穩(wěn)健且可調(diào)節(jié)的過程實現(xiàn)特定分子的無損轉(zhuǎn)運。
光控ATP分子的跨膜傳遞機理
該體系為光驅(qū)動分子馬達和可控物質(zhì)傳輸及分離的研究提供了思路，并且可進一步拓展到其他物質(zhì)的光驅(qū)動跨膜輸運。
相關(guān)研究成果以Light-Driven ATP Transmembrane Transport Controlled by DNA Nanomachines 為題發(fā)表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 16048-16052）上。中科院理化所聞利平研究員、孔祥玉博士為該文通訊作者。
以上研究得到科技部納米科技重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學基金委杰出青年科學基金項目及國家創(chuàng)新人才博士后計劃資助。
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