Nano 기계는 인간적인 근육 같이 작동합니다

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소개
Nano 기계의 발달
Supramolecular 중합체는 무엇입니까?
인공적인 근육의 응용
근원

소개

최근에, 실험실에 전국 각지에서 Nicolas Giuseppone와 일가가 지도한 프랑스에서 센터 National de la Recherche Scientifique (CNRS)에서 연구단은 nanoscience - 인간에 있는 근육 섬유의 운동을 닮아 협조한 수축 운동을 일으킬 수 있는 구조물로 nano 기계의 집합의 필드에 있는 돌파구 혁신을, 제공했습니다.

다른 혁신적인 돌파구에서는, UC 산타바바라에서 과학자, Omar Saleh, 및 Deborah Fygenson는 DNA로 만들고 자극에 인간 세포가 할 다만 쪽 기계적으로 반응할 수 있는 동적인 젤을 만들기 위하여 함께 작동했습니다. 젤은 적절하게 `를 지능적인 물자이라고' 불렸습니다.

DNA 젤은 오래를 통해 서로에게 연결되는 뻣뻣한 DNA nanotubes, 유연한 DNA 링커를 포함합니다. FtsK50C 의 모터 단백질은, 링커에 특별한 사이트에 묶는 것을 돕습니다. nanotubes를 함께 당기고 젤을, ATP 경직하기 위하여 의 생화확적인 연료는 모터 분자가 바운스되는 링커에서 감을 것을 돕는 젤에, 소개됩니다.

이들 모두 발달에는 복합물 nanostructured 물자의 행동으로 로봇 공학과 의학 prosthetics에서 충분히 연구에 각종 연구 필드에 있는 중요한 결과가, 있을 것입니다.

Nano 기계의 발달

인간적인 근육은 단백질 섬유 - 자연적인 nano 기계의 수천의 협조된 운동에 의해 통제됩니다. 실제로 단백질은 기능 능력을 발휘 가능합니다 모두 살아있는 유기체의 필수 부속인 이온의 그 같은 수송, ATP의 종합 및 세포 분열.

나노 과학 연구는 인공 nano 기계를 가진 이 기능을 흉내낼 수 있을 것을 것입니다 시작되었습니다. 그러나, 제한이 있습니다; 이 기계는 나노미터의 명령의 거리에서만 개별적으로 작용할 수 있습니다.

이것은 Giuseppone의 팀의 일이 들어오는 곳 입니다. 그(것)들은 수천 nano 기계를, 대략 결합할 수 있고 1nm의 망원경 움직임 도 할 수 있는 각각, 잘 협조한 방법에 있는 그들의 운동을 증폭합니다. 팀은 supramolecular 유대를 통해 첫째로 긴 중합체 사슬을 종합해서 이것을 달성했습니다. nano 기계의 동시 운동은 PH에 의해 중합체 사슬을 대략 10 µm를 계약하거나 확장하는 가능하게 하기 위하여 좌우되, 따라서 10,000의 요인에 의하여 운동을 확대하.

세균성 모터 단백질, FtsK50C는, 과학자가 젤을 계약하는 가능하게 하는 것을 허용하고 같은 방식으로 경직하기 위하여 세포 뼈대는 모터 단백질 myosin에 반작용합니다. 젤의 운동을 감시하기 위하여는, 그(것)들은 그것의 표면에 작은 구슬을 고치고 모터 단백질을 가진 활성화 전후에 그것의 위치를 산출했습니다. 젤에는 세포의 그것에게 유사한 액티브한 변이 및 기계공이 있기 위하여 찾아냈습니다. 다만 세포 같이 에너지를 위해 (ATP) 아데노신 삼인산, 운동을 위한 이 지능적인 DNA 젤 용도 ATP를 이용합니다.

이 젤의 혁신은 ATP의 사용이 합성 중합체에 근거를 두는 그밖 지능적인 젤 보다는 더 단단 더 강한 기계공을 증진하는 때 우수합니다. 더 공부하기 위하여 세포 뼈대가 어떻게에 관하여 작동하는지 지금 이용될 수 있습니다.

뻣뻣한 DNA nanotubes 및 유연한 DNA 링커로 위로 만든 젤은 화학 트리거로 ATP를 사용하여 유연한의 stiff에게 할 수 있습니다. 심상 크레딧: 피터 알렌, UCSB.

Supramolecular 중합체는 무엇입니까?

중합체는 오래 공유 원자가 화학 결합에 의해 연결된 많은 반복 단위로 이루어져 있는 분자 사슬 입니다. Supramolecular 중합체는 구조물에서 약간 다릅니다, 그러나. 그(것)들은 단위체 부대의 소집으로 아직도 위로 만듭니다, 그러나 상대적으로 약하고, 뒤집을 수 있는, 비 공유 원자가 유대, 예를들면 수소 결합에 의해 함께 바운스됩니다.

유대의 방향 그리고 병력은 정밀하게 분자의 소집이 중합체로 작동한다는 것을 확인하기 위하여 조정됩니다. 비 공유 원자가 유대의 가역성은 supramolecular 중합체가 단지 주어진 조건에서 형성된다는 것을 의미합니다, 사슬의 길이는 비 공유 원자가 유대의 온도, 병력, 및 단위체의 사격량에 직접 연결되고.

CNRS 과학자가 일한에서는, supramolecular 중합체의 tuneability는 필수 방법으로 - 이 경우에는 정확하게 작동할 구조물을 만들기 위하여 이용되, 물리적으로 상호 작용하는 것을 단위체 부대가, 그들의 개별적인 운동을 매우 대규모에 응집성 활동으로 결합하기 위하여 허용하.

인공적인 근육의 응용

이 혁신적인 biomimetic 발견은 다스 로봇식 응용, 나노 과학 및 약에 있는 사용을 위한 가능성으로 가지고있ㅂ니다. 그것은 또한 nano 기계를 통합하는 물자와 기술을 더 개발하기 위하여 이용될 수 있습니다.

UC 산타바바라 과학자 에의한 지능적인 젤 계획사업은 또한 인간적인 근육이 어떻게에 작동되는지 기본적인 통제되는 수축을 복제해서 좋았던 대로, 인공적인 근육의 발달에 획기적인 공헌일 것입니다. 그(것)들은 또한 지능적인 물자 세포 구조 기계공 및 비평형 물리학 연구 및 DNA 나노 과학과 같은 필드의 광범위에 적용될 수 있습니다.

인공적인 근육의 주요한 응용은 prosthetics와 병력 지원 장치에 있습니다.

그러나, 점성과 탄성을 지니는 성격은 인공적인 근육이 그로 인하여 외부 현탁액을 위한 필요를 삭제하는 서스펜션 장치로, 작동하는 것을 허용합니다. 연약한 성격은 그것이 편리하게 상해 초래 없이 인간에서 사용되는 것을 허용합니다. 그(것)들이 인공적인 근육의 miniaturisability에 의하여 작은, 휴대용 장비, 예를들면 사진기를 위해 완벽한 시킵니다.

전문가는 이 발견에는 연약하 물자 과학과 기술설계에 있는 중요한 광범위한 장기 연루가 있을 것이라는 점을, 및 주장합니다 nanomaterials의 우리의 이해에서.

근원


Date Added: Oct 30, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 12:32

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