纳诺设备正常运行象人力肌肉

由意志 Soutter

包括的事宜

简介
纳诺设备的发展
什么是超分子的聚合物?
人为肌肉的应用
来源

简介

最近,从中心 National de la Recherche Scientifique (CNRS) 的一个研究小组在法国,导致由尼古拉斯 Giuseppone 和全国各地从事在实验室,搞到在 nanoscience - 纳诺设备装配的域的突破创新到可能导致类似于肌肉纤维移动的在人的被协调的收缩移动的结构里。

在另一创新突破,从 UC 圣芭卜拉的科学家,奥马尔 Saleh 和 Deborah Fygenson 共同努力创建由脱氧核糖核酸制成,并且可能机械上回应刺激这个方式人类细胞将执行的一个动态胶凝体。 这个胶凝体易于被命名了 ` 聪明的材料’。

脱氧核糖核酸胶凝体包含通过长期彼此被连接的僵硬的脱氧核糖核酸 nanotubes,韧劲的脱氧核糖核酸连接器。 FtsK50C,马达蛋白质,帮助束缚到连接器的特殊站点。 为了使 nanotubes 一致和僵住这个胶凝体, ATP,生物化学的燃料,介绍给胶凝体,在连接器帮助马达分子卷他们一定。

这两发展将有重要结果以多种研究域,从机器人学和医疗弭补科到详细研究到复杂 nanostructured 材料工作情况。

纳诺设备的发展

人力肌肉由千位的被协调的移动控制蛋白质纤维 - 自然纳诺设备。 蛋白质本质上能够执行功能离子这样 ATP 运输,综合和细胞分裂,是全部一个生存有机体的主要部分。

纳米技术研究开始能仿造与人造纳诺设备的这些功能。 然而,有限制; 这些设备可能单个只发挥作用在一毫微米的等级的距离。

这是 Giuseppone 的小组工作进来的地方。 他们能大约结合千位纳诺设备,其中每一个有能力在 1nm 的望远镜行动上,并且放大他们的移动以一个被协调的方式。 这个小组通过首先综合长的聚合物链子达到此通过超分子的债券。 酸碱度影响纳诺设备的同时移动以便使聚合物链子收缩或扩大大约 10 µm,因而扩大化由系数的移动 10,000。

细菌马达蛋白质, FtsK50C,允许科学家使这个胶凝体收缩,并且相似地僵住细胞骨架起反应对马达蛋白质肌球蛋白。 在与马达蛋白质的启动前后要监控这个胶凝体的移动,他们固定在一个微小的小珠其表面并且计算了其位置。 发现这个胶凝体有相似的有效的差异和机械工到那细胞。 象细胞为能源使用 (ATP)三磷酸腺苷,移动的此巧妙的脱氧核糖核酸胶凝体用途 ATP。

当使用 ATP 比在综合聚合物基础上的其他聪明的胶凝体提升更加快速和更加坚强的技工此胶凝体的创新引人注意。 可能现在用于进一步学习关于细胞骨架如何运作。

胶凝体由僵硬的脱氧核糖核酸 nanotubes 和灵活的脱氧核糖核酸连接器做成可以做硬汉灵活使用 ATP 作为一台化工触发器。 画象着作权: 彼得亚伦,加大圣巴巴拉分校。

什么是超分子的聚合物?

聚合物长期是分子链子,包括共价化学键连接的许多重复的部件。 然而超分子的聚合物是有些不同的在结构。 他们仍然由一些单体部件做成,但是他们由相对地弱,可逆,非共价债券,即氢键一起一定。

债券的方向和力量细致调整保证一些分子作为聚合物。 非共价债券的反演性意味着在一定条件下超分子的聚合物只被形成,并且链子的长度与温度、这个非共价债券的力量和这个单体的浓度直接地被链接。

在 CNRS 科学家完成的这个工作,超分子的聚合物的 tuneability 用于创建将正确地正常运行用这个必需的方式 - 在这种情况下,允许单体部件实际上配合,结合他们各自的移动到对大规模的一个连贯活动的结构。

人为肌肉的应用

此创新 biomimetic 发现有潜在为使用在数十种机器人应用、纳米技术和医学。 它可能也用于进一步开发合并纳诺设备的材料和技术。

由 UC 圣芭卜拉科学家的聪明的胶凝体项目也将是对人为肌肉的发展的一个重大摊缴,他们可以复制对的受控收缩人力肌肉如何是根本的运转。 他们可能也被应用于大范围域例如聪明的材料、 cytoskeletal 技工和不平衡物理研究和脱氧核糖核酸纳米技术。

人为肌肉的首要应用在弭补科和力量协助设备。

然而,黏弹性本质允许人为肌肉作为悬浮系统,从而消灭对外部暂挂的需要。 软的本质允许它方便地用于人,无需造成伤害。 人为肌肉的 miniaturisability 使他们理想对小,可移植的设备,即照相机。

专家在对 nanomaterials 的我们的了解阐明,这些发现在软材料科学和工程将有重大的影响深远和长期涵义,和。

来源


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

Last Update: 14. June 2013 12:06

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