Nano-Bearbetar med maskin Uppför den Lika MänniskaMuskeln

Vid Ska Soutter

Täckte Ämnen

Inledning
Utveckling av Nano-Bearbetar med maskin
Är Vad Supramolecular Polymrer?
Applikationer av Konstgjorda Muskler
Källor

Inledning

För en tid sedan ledde ett forskninglag från Centrera Medborgare de la Recherche Scientifique (CNRS) i Frankrike, vid Nicolas Giuseppone, och arbetet på laboratorium över landet, har kommit upp med en genombrottinnovation i sätta in av nanosciencen - enheten av nano-bearbetar med maskin in i strukturerar som kan jordbruksprodukter koordinerad contractionrörelse som hos människor liknar rörelsen av muskulösa fibrer.

I ett annat innovativt genombrott fungerade forskare från UC Santa Barbara, Omar Saleh och Deborah Fygenson tillsammans för att skapa en dynamisk gel som göras av DNA och kan mekaniskt reagera till stimuli, precis som de skulle människacellerna gör långt. Gelen har lämpligtvis benämnts ` smart materiellt'.

DNA-gelen innehåller styva DNA-nanotubes, som förbinds till varje annan via long, böjliga DNA-linkers. FtsK50C ett motoriskt protein, hjälp till röran till speciala platser på linkersna. För att dra nanotubesna tillsammans och för att stelna gelen tankar ATP, ett biochemical, introduceras till gelen, som hjälper de motoriska molekylarna att reel i linkersna, som de är destinerade till.

Båda av dessa ska utvecklingar har viktiga följder i olik forskning sätter in, från robotics och läkarundersökningprosthetics till djupgående forskning in i uppförandet av komplex nanostructured material.

Utveckling av Nano-Bearbetar med maskin

Människamuskler kontrolleras av den koordinerade rörelsen av tusentals naturliga proteinfibrer - nano-bearbetar med maskin. Proteiner i natur är kapabla av att utföra fungerar sådan transport av joner, syntes av ATP och celluppdelning, som är alla nödvändiga delar av en bosatt organism.

Nanotechnologyforskning har börjat att vara kompetent att efterapa dessa fungerar med konstgjort nano bearbetar med maskin. Emellertid finns det begränsningar; dessa bearbetar med maskin kan endast fungera individuellt över distanserar av beställa av en nanometer.

Detta är var arbetet av Giuseppones lag kommer in. De var kompetent till sammanslutningtusentals nano-bearbetar med maskin, vinkar förstärker varje kapabelt av teleskopiskt av omkring 1nm och deras rörelse i ettkoordinerat sätt. Laget uppnådde detta, vid synthesizing först av den långa polymern, kedjar via supramolecular förbindelser. Den samtidiga förehavanden av nano-bearbetar med maskin påverkades av pH, för att möjliggöra polymern kedjar för att avtala eller fördjupa µm omkring 10, således förstora rörelsen vid en dela upp i faktorer av 10.000.

Det bakterie- motoriska proteinet, FtsK50Cna som, är tillåtna forskarna som möjliggör gelen för att avtala och stelna cytoskeletons, reagerar på samma sätt till den motoriska proteinmyosinen. Att övervaka rörelsen av gelen, fixade de ett mycket litet pryder med pärlor till dess ytbehandlar och beräknade dess placerar för och efter aktivering med det motoriska proteinet. Gelen fanns för att ha liknande aktivvariationer och mekaniker till det av celler. Gilla Precis en triphosphate för cellbruksadenosine (ATP) för energi, denna smart ATP för DNA-gelbruk för rörelse.

Denna gels innovation står ut, som bruket av ATP främjar snabbare och starkare mekaniker än andra smart gels som baseras på syntetmaterialpolymrer. Det kan nu vara den van vid studien vidare om hur cytoskeletons fungerar.

En gel som göras upp av styva DNA-nanotubes och böjliga DNA-linkers, kan göras styv av böjlig användande ATP som ett kemiskt startar. Image krediterar: Peter Allen, UCSB.

Är Vad Supramolecular Polymrer?

Polymrer är molekylära kedjar long och att bestå av många upprepande enheter förbindelse av covalent kemiska förbindelser. Supramolecular polymrer är litet olika strukturerar in, emellertid. De göras fortfarande upp av samlingar av monomerenheter, men de är destinerade tillsammans vid förhållandevis svaga, vändbara non-covalent förbindelser, e.g väteförbindelser.

Riktningarna och strykorna av förbindelserna trimmas fint för att se till att samlingen av molekylar agerar som en polymer. Reversibilityen av detcovalent förbindelsehjälpmedlet, att de supramolecular polymrerna bildas endast under bestämt villkorar och längderna av kedjar anknytas direkt till temperaturen, styrkan av dencovalent förbindelsen och koncentrationen av monomeren.

I arbetet som gjordes av de CNRS forskarna, var tuneabilityen av supramolecular polymrer, van vid skapar strukturerar, som skulle uppför i exakt som långt krävdes - i detta fall och att låta monomerenheterna fysiskt påverka varandra, till sammanslutningen deras individförehavanden in i en sammanhängande handling på ett mycket större fjäll.

Applikationer av Konstgjorda Muskler

Denna innovativa biomimetic upptäckt har det potentiellt för bruk i massor av robotic applikationer, nanotechnology och medicin. Den kan också vara van vid mer ytterligare framkallar material, och teknologier som inkorporerar, nano-bearbetar med maskin.

Den smart gelen projekterar vid forskare för UC som Santa Barbara också ska, är ett viktigt bidrag till utveckling av konstgjorda muskler, som de kan reproducera de kontrollerade contractionsna som är grunden till hur människamuskeln fungerar. De kan också appliceras till lång räcka av sätter in liksom smart material, forskar nanotechnology den cytoskeletal mekaniker och nonequilibriumfysiken och DNA-.

Den högsta applikationen av konstgjorda muskler är i prosthetics- och styrka-hjälp apparater.

Emellertid låter den viscoelastic naturen konstgjorda muskler agera som upphängningsystem som avlägsnar därmed behovet för yttre upphängning. Den mjuka naturen låter den bekvämt användas hos människor, utan att orsaka skada. Miniaturisabilityen av de konstgjorda musklerna gör dem att göra perfekt för liten bärbar utrustning, e.g kameror.

Experter påstår, att dessa ska upptäckter har viktigt sned boll-ne och långsiktiga implikationer i mjuk-material vetenskap och att iscensätta, och i vår överenskommelse av nanomaterials.

Källor


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

Last Update: 14. June 2013 12:59

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