人造分子机器可在人体内构建新物质

分子机器，指由分子尺度的物质构成、能行使某种加工功能的机器，其构件主要是蛋白质等生物分子。因其尺寸多为纳米级，又称生物纳米机器，具有小尺寸、多样性、自指导、有机组成、自组装、准确高效、分子柔性、自适应、仅依靠化学能或热能驱动、分子调剂等其他人造机器难以比拟的性能，因此研究分子机器具有重大意义。

从上世纪90年代起，法国图卢兹材料设计和结构研究中心就已着手研制分子机器。1998年成功合成平面分子车轮；2005年首次研制出分子发动机；2007年研制出的“分子轮”是第一台真正的分子机器。这个非常奇特的分子包括2个直径为0.7纳米，由三苯甲基分子组成，被固定在长0.6纳米的轴上的“车轮”。所有分子机器的化学结构均被固定在铜基上。

近期，英国曼彻斯特大学的研究团队通过模拟自然分子的制造过程，研发出了高度复杂的人造分子机器，是目前世界上同类分子机器中最为先进的，可谓在实验室内掀起了一场微尺度的工业革命。相关科研报告发表在最新一期的《科学》杂志上。

此项研究由该校化学学院的大卫-李教授所主导。这种分子机器只有数纳米长，而且只能通过特殊的设备才能看到。它的创造灵感源自天然存在的复杂的“分子工厂”，如来自DNA的信息就可被用于规划分子构建模块的连接，并使其处于正确的顺序。在这些工厂中，最特别的当属核糖体，这种大规模的分子机器存在于所有的活体细胞之中。而此次的分子机器研发正是基于核糖体。它的突出特色是具有一个功能化的纳米环，其能在分子轨道上移动，并拾起轨道上的构建模块，且以特定的顺序将它们连接在一起，以合成所需的新分子。

英国曼彻斯特大学化学系的大卫-李教授说道：“就像现实世界工厂中用于装配汽车的机器人一样，我们希望有一天能够在分子工厂使用这种人造机器来高效的构建新物质。核糖体产生蛋白质，而蛋白质只是大自然使用的一种聚合物。但是使用我们的人造机器，我们并不仅限于产生相同的大自然构建模块。我们应该能够使用其它类型的构建模块来制造新型材料，比如说新型塑料、新型催化剂和药物等。”

早在20世纪末，分子机器研究者艾伦博曾表示，分子机器的研究可以促进生物学发现，深入认识蛋白质分子机器机制，开发生物分子机器和促进仿生学发展。游离的分子机器必将在未来的某一天可组合为计算机。