Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Биоинженеры создали полностью искусственный молекулярный насос

Ключевые слова:  Биоинженерия, Искусственные мышцы, Искусственный молекулярный насос, Химическое конструирование

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

27 мая 2015

Учёные из Северо-западного университета США создали первый полностью искусственный молекулярный насос. Биоинженеры получили его путём проб и ошибок в ходе химического конструирования. Авторы разработки утверждают, что их детище может использоваться для приведения в движение искусственных мышц

"Наш полностью искусственный насос переносит энергию между молекулами в живых клетках точно так же, как это происходит в природе", — рассказывает руководитель исследования Фрейзер Стоддарт (Fraser Stoddart).

Насос использует малые молекулы, созданные в лаборатории. Первоначальную энергию "машина" черпает из химических реакций и направляет её на выведение молекул из состояния термодинамического равновесия: в результате частицы переходят от низкоэнергетического к высокоэнергетическому состоянию.

Устройство построено на молекуле-ротаксане, которая уже была использована для создания молекулярных машин. У этой молекулы имеется линейная ось "с препятствиями", которая способна ограничивать движения надетой на неё кольцеобразной молекулы. Химическая структура оси такова, что молекулы-кольца могут двигаться по ней в одном направлении. Продвигает кольца сложный механизм, который основан на работе двух односторонних "клапанов".

Такой молекулярный механизм содержит несколько компонентов. Первый представляет собой положительно заряженный блок пиридина, который выступает в роли первого одностороннего клапана. Второй — блок виологена (viologen) — действует в качестве собственно насоса. Третий компонент — это громоздкая группа изопропилфенилов, которая функционирует как второй односторонний клапан.

Последним, четвёртым, компонентом является алкильная цепь, которая выступает в роли наконечника. Эта цепь содержит на своём конце химическую группу, не дающую молекулам соскочить с оси.

Учёные, по сути, пошли против естественных природных механизмов и попытались как бы прижать друг к другу два магнита на молекулярном уровне (все со школы знают, что сделать это почти невозможно).

"Кольцеобразные молекулы отталкиваются друг от друга, как магниты с одинаковыми полюсами. Поэтому насос использует дополнительную энергию, чтобы заставить такие молекулы почти прижаться друг к другу", — рассказывает ведущий автор исследования аспирант Чуян Чэн (Chuyang Cheng). Он создал первый прототип молекулярного насоса ещё два года назад, однако всё это время искал идеальную химическую структуру. Сегодня его "машина" может свести два кольца на расстояние нескольких нанометров друг от друга.

На данный момент молекулярный насос способен прижать друг к другу только две кольцевые молекулы, но в будущем он сможет работать с десятками таких частиц и запасать больше энергии, утверждают учёные в пресс-релизе.

По сравнению с естественными процессами, протекающими в живых организмах, данная технология примитивна. Но при определённых модификациях и усовершенствованиях подобная "машина" может создавать в неравновесной системе энергию, которую затем можно будет использовать для приведения в движение искусственных мышц и других молекулярных механизмов.

Полные результаты исследования были описаны учёными в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

В анимации ниже показано, как и за счёт каких процессов и реакций две кольцеобразных молекулы одеваются на ось и удерживаются вместе на небольшом расстоянии.



Источник: Вести.Наука




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Тодорокит
Тодорокит

Интервью с участниками, авторами задач и организаторами XIII Олимпиады
Предлагаем ознакомиться с подборкой видеороликов - миниинтервью, взятых в течение очного тура XIII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" (25 - 30 марта 2019 года).

Неделя Олега Лосева
Портал RSCI.RU и инициаторы проведения "Недель Олега Лосева" приглашают все вузы и факультеты физико-технологического и радиоэлектронного профиля к участию в первой Неделе Олега Лосева в Рунете, посвященной Олегу Владимировичу Лосеву - признанному пионеру полупроводниковой электроники и оптоэлектроники.

Магистратура Московского университета по химической технологии
Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет о приеме в магистратуру "Химическая технология" для подготовки специалистов в области полимерных композиционных материалов, углеродных материалов, защитных покрытий.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.