Открытие и закрытие клапана размера атома могут быть столь же простыми как включение света. Используя молекулярные выключатели, расширяющиеся и заключающие контракт в ответ на различные длины волны света, две бригады ученых построили наноразмерные ворота, которые могли когда-нибудь использоваться для всего от точно управляемой доставки лекарственных средств до пивоварения переохлажденных наножидкостей.Клапаны расположены в ионных каналах в клеточных мембранах.
Клетки доставляют все виды в челноке материалов через эти каналы, состоящие из протеинов, упакованных вокруг крошечного открытия, которое часто является меньше, чем несколько атомов через. Путем установки химических нановыключателей в этих открытиях ученые могут управлять потоком материала в клетку. Но нахождение простого способа открыться и закрыть эти выключатели было проблемой.Две группы исследователей проявили осветительный подход к проблеме, с помощью активизированных светом молекул в качестве часовых у ворот.
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли проектировали систему на основе структуры ионных каналов в нейронах, позволяющих единственному иону проходить за один раз. Во главе с химиком Дирком Тронером группа ограничила светочувствительную молекулу в одном конце канала так, чтобы это заблокировало открытие к поре. Когда освещено с ультрафиолетовым светом, молекула отреклась, позволив поток в клетку, исследователи, о которых сообщают 1 декабря 2004 по своей природе Нейробиология.
Свет в видимых длинах волны заставил молекулу расширяться назад в открытие и блокировать канал.На этой неделе другая бригада ученых во главе с Беном Ферингой из университета Гронингена в Нидерландах представляет активизированный светом дизайн наноклапана на основе более крупного, канала протеина кишечной палочки 3 миллимикрона шириной. Канал является предохранительным клапаном для бактерий, разработанных для защиты клетки от разрыва из-за внешних изменений в давлении. Хотя это остается плотно закрытым при большинстве условий, это открывается с достаточным давлением.
Ученые установили светочувствительные молекулы вокруг входа канала для использования энергии от ультрафиолетового света. Под облучением нагрузка растет вокруг канала, и пористые открытые весны. Свет в видимых длинах волны закрывает клапан, отчеты бригады сегодня в Науке.
Бактериальным образом вдохновленный наноклапан, достаточно большой для принятия маленьких протеинов, мог стать важным инструментом для будущих нанотехнологий, говорят авторы.Тунговый Чинг, молекулярный химик в Центральной больнице Массачусетса в Бостоне, работающий с оптическим отображением для диагностики болезни, говорит, что, в то время как активизированный светом подход интересен, это – длинный путь от того, чтобы быть коммерчески жизнеспособным. «В этих длинах волны свет может только проникнуть через площадь поверхности кожи», Тунговый говорит.
Поэтому проблема будет состоять в том, как активизировать выпуск препарата в других частях тела, таких как внутренние органы, добавляет он.