Tumlesikker lasttransportør i biologiske celler

ver undrede sig over, hvordan en molekylær nanomotor fungerer, når den reparerer DNA eller transporterer materiale som organeller i cellen? Typisk, nanomotorer bevæger sig langs biopolymerfilamenter for at udføre deres opgaver i cellen. For at gøre det, de bruger energien fra kemiske reaktioner fra deres omgivelser til at drive sig selv frem. I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ E , Mu-Jie Huang og Raymond Kapral fra University of Toronto i Ontario, Canada viser, at små syntetiske motorer kan fastgøres til polymerfilamenter og - i modsætning til hvad tidligere undersøgelser viste - bevæge sig med uden at ændre hverken deres form eller den retning, de satte sig for at bevæge sig i. Dette gør det muligt effektivt at levere de stoffer, de transporterer, såsom anti-cancer medicin eller anti-forurenende stoffer.

Holdet har designet disse nanomotorer til at bevæge sig ved hjælp af de rumlige variationer af koncentrationerne af kemiske arter, som de selv producerer ved hjælp af kemiske reaktioner på deres overflader. Den største forbedring af denne undersøgelses resultater er, at selv meget små syntetiske motorer - muligvis på molekylær skala af ångstrøm, en ti-milliard af en meter – kan fungere effektivt uden at lide af hurtig tumbling og tab af den oprindelige retning.

Forfatterne undersøgte disse nanomotorers bevægelser på en filament omgivet af opløsningsmiddel ved at skabe en biomimetisk model med grovkornet niveau med alle kemiske arter som partikler - nemlig, opløsningsmiddelmolekyler, filamentets molekylære byggesten og selve motorerne. Fordelen:denne tilgang tager højde for forstyrrelser, der stammer fra de tilfældige bevægelser af opløsningsmiddelmolekylerne og for makroskopiske opløsningsmiddelstrømme, der ledsager den motoriske bevægelse.

De fandt ud af, at den lokale koncentration af katalytiske produkter, der hjælper med at brænde deres bevægelser, fører til en vending af retningen af ​​nanomotorernes kollektive bevægelse, forudsat at de er i høj nok koncentration. Arbejdet lover at stimulere yderligere forskning i rettet godstransport.