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    Science突破性技術(shù):靈活能自組裝的納米管

    發(fā)布時間: 2012-10-15  點擊次數(shù): 1761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(xué)的研究人員利用一側(cè)是疏水性,另一側(cè)是親水性的卷曲大分子構(gòu)建了能在水溶液中自疊加,構(gòu)建納米管的環(huán)狀結(jié)構(gòu),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(shù)促進(jìn)了動態(tài)納米結(jié)構(gòu)研究向前邁進(jìn)了一大步,也將可能用于癌癥治療等藥物傳輸中。相關(guān)成果公布在Science雜志上。 雖然分子結(jié)合在一起很容易,但它們之間沒有共價鍵連接,因此“這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)溫度促進(jìn)這種運動,從而令納米內(nèi)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(huán)境變熱而收縮,創(chuàng)建一個隨溫度變化,“類似脈動的血管”一樣的應(yīng)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(xué)納米技術(shù)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(huán)構(gòu)建所需的結(jié)構(gòu)。“這一研究組想出的這個聰明的分子設(shè)計,能高度調(diào)控動態(tài)組裝過程,”臧說。這種靈活的納米管能作為其它納米結(jié)構(gòu)的模板,Lee說。許多納米技術(shù)應(yīng)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(shè)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(jié)構(gòu)的性能。例如,收縮納米管中納米粒子緊密堆積,形成導(dǎo)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(dǎo)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(jīng)開始研究了一系列不同的納米粒子,甚至是蛋白,分析它們?nèi)绾卧诰o密好松弛狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

                    納米管中空結(jié)構(gòu)還具有其它的優(yōu)勢。醫(yī)學(xué)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(jìn)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(nèi)部粒子相互作用的,Lee等人在此系統(tǒng)上加上了一個光敏感fullerene(富勒烯)分子,后者應(yīng)用范圍廣,已被用于抗腫瘤治療(對光損傷敏感的癌細(xì)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(fā)現(xiàn)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(dǎo)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(huán)搭建塊,構(gòu)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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