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    Science突破性技術:靈活能自組裝的納米管

    發布時間: 2012-10-15  點擊次數: 1820次
                  靈活能自組裝的納米管時代到來,來自韓國首爾國立大學的研究人員利用一側是疏水性,另一側是親水性的卷曲大分子構建了能在水溶液中自疊加,構建納米管的環狀結構,這些納米管能感知溫度的變化擴張和收縮,這項突破性技術促進了動態納米結構研究向前邁進了一大步,也將可能用于癌癥治療等藥物傳輸中。相關成果公布在Science雜志上。 雖然分子結合在一起很容易,但它們之間沒有共價鍵連接,因此“這種環狀結構在子間可以滑動,具有靈活的直徑,”文章*作者,Myongsoo Lee解釋道,Lee和他的研究組通過調節溫度促進這種運動,從而令納米內部通道能在3至4納米尺寸間波動,這種納米管隨著溫度的下降而擴大,隨著環境變熱而收縮,創建一個隨溫度變化,“類似脈動的血管”一樣的應答,Lee解釋說。

                  “要想將分子組裝成納米管,并不是一件容易的事,”猶他州立大學納米技術教授臧玲(Ling Zang,音譯)說,并未參與這一研究。但Lee和他的研究組能利用大分子中芳香環構建所需的結構。“這一研究組想出的這個聰明的分子設計,能高度調控動態組裝過程,”臧說。這種靈活的納米管能作為其它納米結構的模板,Lee說。許多納米技術應用都利用了納米粒子電或磁的特性,比如太陽能電池,但是要設計良好,還需要模板,Lee解釋說。靈活的模板也可以讓研究人員改變納米結構的性能。例如,收縮納米管中納米粒子緊密堆積,形成導電性高的材料,而擴大的納米管則使得顆粒分散,減少它們的電導率。到目前為止Lee的研究小組還只研究了富勒烯如何與納米管相互作用,不過研究人員已經開始研究了一系列不同的納米粒子,甚至是蛋白,分析它們如何在緊密好松弛狀態之間轉換。

                    納米管中空結構還具有其它的優勢。醫學研究人員希望利用包裹有藥物的納米管,幫助靶向機體的特殊部位進行治療,從而避免對其它部位的副作用。為了檢測這些納米管如何與內部粒子相互作用的,Lee等人在此系統上加上了一個光敏感fullerene(富勒烯)分子,后者應用范圍廣,已被用于抗腫瘤治療(對光損傷敏感的癌細胞),以及太陽能電池中。這些富勒烯是在納米管自組裝過程中加入的,因為這些分子是疏水性的。Lee和他的同事發現富勒烯在收縮納米管上,比擴張納米管上包裝的更為密集,收縮納米管還會導致富勒烯脫離。Lee解釋說,之前的納米管是通過共價鍵或氫鍵組裝的,這令納米管靈活降低。“為了克服這種局限性,”Lee說,“我們采用了6個彎曲形分子作為循環搭建塊,構建了六聚體”,由于相鄰分子間能滑動,因此增加了靈活性。

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