Nano-Машины Поступают Как Людская Мышца

Волей Soutter

Покрытые Темы

Введение
Развитие Nano-Машин
Что Supramolecular Полимеры?
Применения Искусственних Мышц
Источники

Введение

Недавно, научно-исследовательская группа от Центра Национальн de Ла Вычурный Scientifique (CNRS) в Франция, водить Nicolas Giuseppone и работать на лабораториях по всей стране, приходила вверх с рационализаторством прорыва в поле nanoscience - агрегата nano-машин в структуры которые могут произвести координируемое движение сужением походя движение мышечных волокон в людях.

В другом новаторском прорыве, научные работники от UC Санта-Барбара, Омар Saleh, и Дебора Fygenson работали совместно для того чтобы создать динамический гель который сделан из ДНА и может механически ответить к стимулам как раз путь людские клетки сделали бы. Гелю aptly термин ` умным материалом'.

Гель ДНА содержит жесткие nanotubes которые подключены к одину другого через длиной, pliable линкеры ДНА ДНА. FtsK50C, протеин мотора, помогает связать к специальным местам на линкерах. Для того чтобы нарисовать nanotubes совместно и закоченеть гель, ATP, биохимическое топливо, введен к гелю, который помогает молекулам мотора намотать в линкерах к которым они прыгнуты.

Оба из этих развитий будут иметь важные последствия в различных полях исследования, от робототехники и медицинского prosthetics к глубокому исследованию в поведение материалов nanostructured комплексом.

Развитие Nano-Машин

Людские мышцы проконтролированы координируемым движением тысяч волокон протеина - естественных nano-машин. Протеины в природе способны выполнять функции такой переход ионов, синтез ATP и разделение клетки, которые все главные части живущего организма.

Исследование Нанотехнологии начинало мочь передразнить эти функции с искусственный nano машинами. Однако, ограничения; эти машины могут только действовать индивидуально над расстояниями заказа нанометра.

Это куда работа команды Giuseppone приходит внутри. Они могли совместить nano-машины тысяч, каждое способное телескопичного движения около 1nm, и усиливают их движение в хорошо-координируемом образе. Команда достигла этого сперва синтезировать длинние цепи полимера через supramolecular скрепления. Влияли на пэ-аш для того чтобы позволить одновременные движения nano-машин цепи полимера заключить контракт или удлинить µm около 10, таким образом увеличивающ движение фактором 10.000.

Бактериальный протеин мотора, FtsK50C, позволил научным работникам позволить гель заключить контракт и закоченеть в таких же цитоскелетах путя прореагируйте к миозину протеина мотора. Для того чтобы контролировать движение геля, они зафиксировали малюсенький шарик к своей поверхности и высчитали свое положение перед и после активацией с протеином мотора. Был найдены, что имел гель подобные активные изменения и механиков к той из клеток. Как Раз как клетка использует triphosphate аденозина (ATP) для энергии, этот умный ATP польз геля ДНА для движения.

Рационализаторство Этого геля стоит вне по мере того как польза ATP повышает более быстрые и более сильные механиков чем другие умные гели основанные на синтетических полимерах. Его можно теперь использовать для того чтобы изучить более далее о как цитоскелеты работают.

Гель составленный жестких nanotubes ДНА и гибких линкеров ДНА можно сделать stiff гибкой используя ATP как химический пуск. Кредит Изображения: Питер Ален, UCSB.

Что Supramolecular Полимеры?

Полимеры длиной молекулярные цепи, состоя из много повторяя блоков соединенных ковалентными химическыми соединениями. Supramolecular полимеры немножко различны в структуре, однако. Они все еще составлены блоков блоков мономера, но они прыгнуты совместно относительно слабыми, реверзибельными, non-ковалентными скреплениями, например скреплениями водопода.

Направления и прочности скреплений точно настроены для того чтобы обеспечить что блок молекул действует как полимер. Реверсивность non-ковалентных скреплений значит что supramolecular полимеры только сформированы под некоторыми условиями, и длины цепей сразу соединены к температуре, прочности non-ковалентного скрепления, и концентрации мономера.

В работе сделанной научными работниками CNRS, tuneability supramolecular полимеров было использовано для того чтобы создать структуры которые поступали бы в точно необходимом путе - в этот случай, позволяющ блокам мономера физически взаимодействовать, совместить их индивидуальные движения в когерентное действие на очень большойа диапазон.

Применения Искусственних Мышц

Это новаторское biomimetic открытие имеет потенциал для пользы в счетах робототехнических применений, нанотехнологии и медицины. Его можно также использовать к еще доработать материалы и технологии включая nano-машины.

Умный проект геля научными работниками UC Санта-Барбара также будет значительно вкладом в развитие искусственних мышц, по мере того как они могут скопировать контролируемые сужения которые основные к как людская мышца работает. Они могут также быть прикладной к широкому диапазону полей как умные материалы, цитоскелетные механики и исследование физики неравновесности, и нанотехнология ДНА.

Главное применение искусственних мышц в приборах prosthetics и прочност-голевой передачи.

Однако, вязко-эластическая природа позволяет искусственним мышцам подействовать как системы подвеса, таким образом исключая потребность для внешнего подвеса. Мягкая природа позволяет ей удобно быть использованным в людях без причинять ушиб. Miniaturisability искусственних мышц делает их совершенной для малого, портативного оборудования, например камер.

Специалисты заявляют что эти открытия будут иметь значительно широк-достижение и долгосрочные прикосновенности в науке и инженерстве мягк-материалов, и в нашем вникании nanomaterials.

Источники


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

Last Update: 14. June 2013 12:51

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit