Ансамбль наномашин имитирует движение мышц человека

Французским учёным впервые удалось создать сборку, состоящую из тысяч наномашини способную производить скоординированные сокращения/растяжения, вытягиваясь, подобно движениям мышечных волокон, сразу на 10 мкм. Эту работу можно считать доказательством состоятельности биомиметического подхода в экспериментальной нанотехнологии.

Результаты, достигнутые материаловедами Страсбургского университета (Франция), открывают самые радужные перспективы для применения таких наномашин в робототехнике, нанотехнологичных средствах хранения информации, в медицине (для синтеза искусственной мышечной ткани), а также при создании материалов, инкорпорирующих в себя наномашины. Подробности исследования можно найти в журнале Angewandte Chemie.

Природа постоянно создаёт множество наномашин, которые мы привыкли называть «молекулярными». Представляя собой чрезвычайно сложные сборки отдельных протеинов, они вовлечены во все функциональные процессы, протекающие в живых организмах, такие как ионный транспорт, синтез АТФ и клеточное деление. Сокращения наших мышц также контролируются скоординированными движениями тысяч протеиновых наномашин, каждая из которых работает на участке длиной в несколько нанометров. Но собранные вместе эти тысячи дают такой суммарный эффект, который позволяет нам свободно сгибать и разгибать конечности. Причём действуют эти наномашины в идеальной координации друг с другом.

За последние годы химики добились поистине выдающегося прогресса в синтезе искусственных наномашин, механические свойства которых могли бы представлять определённый интерес для исследователей. Однако до скоординированного функционирования этих машин в пространстве и времени дело пока не дошло…


Слева — полимер в сокращённом состоянии; справа — телескопический эффект скоординированного движения супрамолекулярной ассоциации тысяч наномашин; в центре — молекулярная модель из трёх наномашин, связанных внутри полимера. (Иллюстрация Wiley-VCH.)

И вот наконец-то французские учёные совершили настоящий прорыв, синтезировав длинные полимерные цепи, инкорпорирующие в себя (посредством слабых супрамолекулярных связей) тысячи наномашин, каждая из которых способна производить линейное телескопическое движение, удлиняясь на один нанометр. Под действием рН среды одновременные телескопические движения всех наномашин позволяют включающей их полимерной цепи удлиняться сразу на 10 мкм, обеспечивая тем самым суммарный телескопический эффект, в 10 тыс. раз превосходящий максимальное удлинение индивидуальных наномашин. Наблюдаемое поведение в точности совпадает с принципами, по которым функционируют мышечные волокна человека.

Учёные полагают, что благодаря биомиметическому подходу достигнутые результаты позволят добиться прогресса в таких областях, как создание искусственных мышечных тканей, микророботов или даже в разработке новых материалов, инкорпорирующих в себя наномашины с целью обретения необычных механических свойств.

Подготовлено по материалам Национального научно-технического центра Франции.





Интересные новости
Вплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання ЗемліВплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання Землі
Вчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотніВчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотні
Блок рекламы


Похожие новости

Ученые создали «наномашины», способные убивать ракУченые создали «наномашины», способные убивать рак
Ученые нашли неожиданного древнейшего предка человекаУченые нашли неожиданного древнейшего предка человека
Робот-хирург впервые провел сложную операцию без вмешательства человека: инженерное чудоРобот-хирург впервые провел сложную операцию без вмешательства человека: инженерное чудо
Фото дня: колоссальная ударная волна в туманности Бегущего человека
Технология на основе ИИ для борьбы с преступностью посадила человека в тюрьму на год без доказательств
Как микробы исправляют ошибки человека и очищают Землю от тяжелых металлов
В Китае нашли череп ранее неизвестного вида человека
В Китае зафиксировали первый в мире случай заражения человека птичьим гриппом H10N3
Три человека подписали контракт на первый туристический полёт в корабле Crew Dragon на МКС
Ученые обнаружили неизвестный ранее орган в центре головы человека, - BBC
Последние новости

Подгружаем последние новости