用电灯开关编程

时间:2020-05-11 20:40 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

用电灯开关编程

在自主系统和材料的发展中,化学反应网络控制的自组装分子结构越来越重要。然而,缺乏简单的外部机制来确保这些反应网络的组成部分能够以可控的方式被激活。

安德烈亚斯沃尔特博士和教授领导的研究小组教授亨宁安杰森博士从卓越的集群生活,适应性和Energy-autonomous材料系统(livMatS)和杰邓高分子化学研究所的弗莱堡大学是第一个展示自我组装的dna结构的各个组件可以使用light-reactive照片激活和控制开关。研究人员在《德国化学》杂志上发表了他们的研究结果。

利用诸如微管这样的生物模型,研究人员正在开发自组装结构。微管是在植物、动物和人类细胞中形成动态支架结构的蛋白质复合物。它们的自组装结构意味着微管在不断形成的同时也在不断降解。这使得支架可以很容易地适应变化的情况,并通过重新排列构建块对刺激做出快速反应。这些过程是由能量的不断耗散驱动的,即能量的转换,机体通过反馈机制进行调节。自主作用材料的结构,如livMatS卓越集群中的科学家开发的结构,在未来也应该具有类似的适应性。这可以通过系统来实现,在这个系统中,能量的激活和失活发生,导致构建块的结构形成和退化。

在他们的工作中,Freiburg的研究人员将能源供应商三磷酸腺苷(ATP)添加到这样一个系统的DNA构建块中。科学家们已经在ATP的一侧安装了分子光开关。当受到特定的辐射时,这些物质会对光产生反应,并释放ATP作为系统的有效燃料分子。对光开关的控制受光的波长、照射时间和光强度的影响。ATP的特定激活反过来又触发了一个过程:一种酶关闭了一个从DNA单体形成更长的链的键。另一种酶,可以识别和切割DNA的特定位置,再次分裂结合位点。这导致了同时形成和降解的建筑块。在这个过程中,单个的DNA构建块结合形成一种聚合物。

“我们的长期目标是利用生物燃料ATP来开发合成材料,至少可以模糊活物质和死物质之间的界限,”Andreas Walther解释道。“如果我们能够利用ATP作为燃料,将化学能转化为功,我们就可以设计出下一代的植入材料,这些材料可以主动改变人体,并与人体真正互动。”

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