2004年4月1
工程师来自杜克大学他们描述了建造所谓“智能纳米结构”的进展，包括十亿分之一米大小的“纳米刷”，它可以根据温度或溶剂化学的变化，选择性地、可逆地从表面萌出。
在3月28日至4月1日在阿纳海姆举行的美国化学学会年会上发表的演讲中，杜克大学普拉特工程学院的研究人员还介绍了他们如何使用原子力显微镜创建可重编程的“纳米图案”大的生物基分子，可能用于分析单个细胞的蛋白质含量，以及其他用途。
这些分子可以被重新编程，因为它们可以被激活、失活，然后再被激活用于其他用途。它们可以作为分析工具，因为它们可以从复杂混合物中捕获和分离感兴趣的蛋白质。
杜克大学机械工程和材料科学助理教授斯特凡·佐舍尔(Stefan Zauscher)说，这项工作的分子尺度——十亿分之一米(“纳米”的意思是十亿分之一)——“引入了将化学物质缩小到非常小的长度的概念。”亚博网站下载亚博老虎机网登录
Zauscher是一个名为“胶体和表面上的智能聚合物”的社会研讨会的组织者。Zaucher在一次采访中解释说，智能聚合物是长链分子，可以可逆地改变其构象，也可以可逆地、选择性地与其他分子结合。
除了纳米刷，其他“智能”大分子的例子还包括那些通过分子识别相互作用的分子，如链亲和素和生物素，以及受生物学启发的类弹性蛋白多肽(ELPs)。
杜克大学的工程研究人员已经开发出了一种方法，可以对所有这些成分进行模式化，从而使它们能够在纳米尺度上发生反应，他说：“原因之一就是挑战：我们能使这些特征变得这么小吗？此外，使特征如此小意味着你可以使用非常少量的化学物质，例如你可能想要检测的蛋白质。”
生物医学工程副教授阿休托什·奇尔科蒂（Ashutosh Chilkoti）和其他普拉特学院的研究人员现在可以确定链霉亲和素分子的模式，其尺寸为几百纳米。他们用西北大学开发的一种特殊的“蘸笔”技术来完成这项工作，这种技术可以让他们转动手指原子力显微镜原子力显微镜（AFM）是一种显微镜，可以对表面成像，并以接近原子级的分辨率检测力。
Steptavidin是一种来自链霉菌的天然蛋白质，可以与生物素紧密结合，生物素是自然界中广泛存在的维生素H家族的一员。纳米链霉亲和素可以与其他用生物素处理过的蛋白质连接。Zauscher说，这种排列方式对于从大的多分子混合物中抓取感兴趣的蛋白质进行分析是很有用的。
他说，通过用具有类似结合力的亚胺生物素替代生物素，研究人员还可以从表面去除化学物质，然后重新开始——本质上就像擦黑板一样。这是因为与生物素不同，亚氨基生物素在溶液变为高酸性时会释放其结合力。
杜克大学的研究人员使用相同的AFM方法沉积了小至200纳米的类弹性蛋白多肽(ELPs)。这些蛋白质样分子与动物结缔组织中的弹性蛋白相似，是在Chilkoti的实验室中进行基因工程的。
然后，固定化的ELP可以在溶液中与其他ELP标记的蛋白质可逆结合，使它们能够潜在地选择出单个分子进行识别。Zauscher说，例如，这种微小的ELP阵列可以用来筛选单个细胞的蛋白质含量。
2004年2月发表在《纳米快报》(Nano Letters)上的一篇论文描述了Zauscher的团队是如何使用所谓的原子转移自由基聚合方法制造出带有图案的纳米刷的。这种方法允许某些聚合物在受控的反应中从表面生长，使它们以30-500纳米之间的刷子形状发芽。
原子力显微镜最初被用来绘制纳米图案，从中他称之为“伪生命”的方式生长刚毛，但不是通过浸笔技术。相反，原子力显微镜的尖端被用作反铲，Zauscher说，为起始化学物质提供“纳米”通道。杜克大学的研究人员发现，电子束也可以用来代替原子力显微镜来创建纳米图案。
使用的“智能”聚合物具有刺激响应性，其长链刷子可以通过添加溶剂或改变温度来改变其构象。
他说，这种纳米刷有可能被用作微型“微流控”设备中的重复使用化学探测器，如微芯片上的实验室。
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发布于2004年3月31日