科学家开发纳米罗伯的电动推进技术

电场驱动旋转纳米起重机 - 比以前的方法快10万倍。图像：Enzo Kopperger / Tum

慕尼黑技术大学（Tum）的科学家开发了一种用于纳米罗波氏虫的新型电动推进技术。它允许分子机器移动比迄今为止的生化过程更快的数十万倍。这使得纳米波特足够快，可以在分子工厂进行装配线。新的研究成果今天出现在知名科学杂志科学中的封面故事。

上下，上下。光点在洛克斯特普中来回交替。它们是通过粘附在微小机器人臂的末端的发光分子产生的。Friedrich Simmel教授在荧光显微镜的监测器上观察纳米载体的运动。一个简单的鼠标点击即可在另一个方向上移动光点。

“通过应用电场，我们可以在飞机中任意旋转手臂，”涂慕尼黑的合成生物系统物理椅子的头部。他的团队首次设法控制纳米纳米电气并同时设置记录：新技术比以前的所有方法快10万倍。

三个纳米起重机的微观薄膜在工作中：第一，扩散运动没有外部电场，第二：在两个方向之间切换，第三：旋转。

DNA-Origami为明天的制造工厂的机器人

世界各地的科学家正在致力于未来纳米贴面的新技术。他们希望有一天会用于分析生化样本或产生活性医疗剂。使用DNA-Origami技术已经可以成本有效地生产所需的微型机器。

这些分子机未在大规模上部署这些分子机的一个原因是它们太慢了。用酶，DNA链或光线激活结构块，然后进行特定任务，例如聚集和运输分子。

然而，传统的纳米波斯需要几分钟来执行这些行动，有时甚至是几个小时。因此，有效的分子组装线不能用于所有实际意图和目的，使用这些方法实现。

电子速度提升

“建立纳米技术装配线呼叫不同类型的推进技术。我们提出了滴加生化纳米机器切换的想法，以支持DNA结构和电场之间的相互作用，“Cut Compourts Simmel解释说，他也是卓越群纳米系统倡议慕尼黑（NIM）的共协调员。

推进技术背后的原理很简单：DNA分子具有负电荷。因此，可以通过施加电场来移动生物分子。从理论上讲，这应该允许使用电场对DNA制成的纳米波特。

臂在两个对接点（红色和蓝色）之间的旋转。图像：Enzo Kopperger / Tum

显微镜下的机器人运动

为了确定机器人臂是否与电场排列的速度是多么快，研究人员将数百万纳米臂臂固定到玻璃基板上，并将其放入具有专门为目的设计的电触点的样品架中。

由引线作者Enzo Kopperger产生的每个微型机器包括400纳米臂，其连接到刚性55的刚性55×55纳米底板，其具有由未配对的碱基制成的柔性接头。这种结构确保臂可以在水平面中任意旋转。

与Ludwig Maximillians Unirual Unirual Unirual unich的Don C. Lamb教授领导的荧光专家合作。研究人员用染料分子标记机器人臂的尖端。他们使用荧光显微镜观察它们的运动。然后它们改变了电场的方向。这允许研究人员任意改变武器的方向并控制运动过程。

“实验证明了可以移动的分子机器，因此也可以电动驱动，”Simmel说。“由于电子控制过程，我们现在可以在毫秒的时间尺度上发起运动，因此比以前使用的生化方法快100 000倍。”

在通往纳米贴心的道路上

新的控制技术不仅适用于在染料分子和纳米颗粒上移动。微型机器人的臂也可以将力施加到分子上。这些相互作用可用于诊断和药物发育，强调Simmel。“纳米波特很小且经济。数百万他们可以并行工作，以寻找样品中的特定物质或合成复杂分子 - 与装配线不同。

出版物：Enzo Kopperger等，“由电场控制的自组装纳米级机器人，”2018年1月19日科学：卷。 359，第6373页，第296-301页; DOI：10.1126 / science.aao4284.