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  在自然界中，細(xì)胞新陳代謝的維持和調(diào)節(jié)大多是通過跨膜傳遞蛋白來實(shí)現(xiàn)，比如，離子通道和離子泵能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外的離子或者分子的跨膜傳輸。研究學(xué)習(xí)模仿這些生物機(jī)器和生物馬達(dá)一直是科學(xué)家們追逐的熱點(diǎn)。雖然科學(xué)家們制備了不同的人工分子機(jī)器和人工納米通道，但是要實(shí)現(xiàn)如生物分子機(jī)器或者生物分子馬達(dá)那樣精細(xì)調(diào)控的功能，尚存在很大的挑戰(zhàn)。

  近日，中科院理化所仿生智能界面科學(xué)中心研究人員在可控跨膜物質(zhì)輸運(yùn)方面取得一系列進(jìn)展。在前期工作基礎(chǔ)上（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4552-4559；J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 16048-16052），研究人員設(shè)計并構(gòu)筑了人工分子馬達(dá)體系，該體系能夠在光驅(qū)動下使特定分子在人工納米孔道中實(shí)現(xiàn)選擇性傳遞。該工作以Bacteriorhodopsin-Inspired Light-Driven Artificial Molecule Motors for Transmembrane Mass Transportation為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, doi: 10.1002/anie.201809627）上。

受菌視紫紅質(zhì)啟發(fā)的光驅(qū)動物質(zhì)傳遞體系示意圖

  研究人員在聚合物納米孔孔壁修飾上偶氮苯衍生物分子，發(fā)現(xiàn)該體系能在紫外光（UV, 365 nm）和可見光（430 nm）同時照射下可以實(shí)現(xiàn)將環(huán)糊精衍生物選擇性地從膜的一側(cè)傳遞到另外一側(cè)。傳遞速率能夠達(dá)到9.5×106±5.21×105個/秒，超過了大部分生物離子通道（>106個/秒）和分子傳遞載體（~102個/秒）。在該傳遞過程中，偶氮苯分子的疏水性，可逆光反應(yīng)以及光驅(qū)動翻轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在該體系中扮演了過濾器，攪拌器以及傳送帶的作用，使得環(huán)糊精分子能夠選擇性地在孔道中進(jìn)行快速傳遞。該體系有望于應(yīng)用到藥物傳遞或者分離提純領(lǐng)域。

  以上研究得到科技部納米科技重點(diǎn)研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金委杰出青年科學(xué)基金項目資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201809627