N4镍棒目前相关研究还停留在探明机理的基础研究阶段
N4镍棒加工纳米生物学能给我们什么启示研制纳米直升机在人体细胞内发放药物，开发人工红血球向缺氧的脏器提供氧气……这些看似天方夜谭的医学研究创意，都是源于自然界生物分子机器给人类的启示。
在日前举行的香山科学会议第次学术讨论会“纳米医药与纳米生物学前沿”上，“生物纳米机器”成为会议的关注焦点之一。专家呼吁我国应加强学科整合，从纳米角度认识生物机器，尽快在前沿基础科学研究领域中抢占一席之地。
由分子尺度物质构成能行使某种加工功能的机器称为分子机器，而生物分子机器的构成部件是蛋白质等生物分子，因为它们的尺寸多为纳米级别，所以又称生物纳米机器。
“细胞生物学知识早告诉我们，生物细胞好似一个工厂，无数的分子机器在其中有组织地、有机地、协调地、高地工作，进行物质和能量的转化，维持细胞和个体生命活动。”香山会议执行主席之一、科技部基础司张先恩研究员告诉记者，每个细胞都含有多种类型的分子机器。小的如各种单分子酶，能够特异性地、高地将底物（原料）转变成细胞所需要的各种物质和能量；大的如由多种蛋白质和其它类型的分子构成的细胞器。比较复杂的蛋白质机器有核糖体蛋白质合成机器、分子马达（ATP酶）、DNA复制机器、转录机器、DNA错配修复系统、蛋白质转运机器等。
为能让与会者有直观形象的了解，张先恩展示了一系列模拟生物纳米机器工作原理的动画片。例如，鞭毛是细主要的运动器官，天然呈螺旋型。解析其结构，如同一个由定子、转子、轴承和其他部件组成的运动推进器，成为高灵活细运动器官。
专家们认为，自然界给人类提供了很好的启示，如利用紫膜，开发人工复眼、光探测器、光电池；研究离子通道，制造纳米开关、信号放大器等。美国康纳尔大学利用ATP酶作为分子马达，加上螺旋桨式的金属N4镍棒，研制出了一种可以进入人体细胞的“纳米直升机”，用于清淤和载。
“但是，哪怕是解析很简单的生物机器，都要付出长期艰辛的努力。”张先恩说。
张先恩认为，由于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、分子柔性、自适应、仅依靠化学能或热能驱动、分子调剂等其它机器难以比拟的性能，因此研究生物纳米机器具有重大意义。它可以促进生物学发现、深入认识蛋白质分子机器的结构与功能及工作原理、开发生物分子机器、促进仿生学发展。
“虽然，有科学家已经构建了一些简单的生物器件如DNA编织构件、细胞膜分子穿孔器、分子传感器等，但是总体来说，N4镍棒目前相关研究还停留在探明机理的基础研究阶段。”
谈到研究水平，张先恩认为，迄今为止，对生物纳米机器的认识，主要基于分子生物学和细胞生物学的原理和方法，但是还缺乏从纳米角度来认识物质在纳米尺寸发生的性质变化。
生物纳米机器离我们有多远？“由于研究手段的局限，至今，我们对它们还了解甚少。此外，生物纳米机器本身的一些固有的缺陷，如体外稳定性差，工作寿命短，人为操纵也很困难，这让许多研究者望而却步。”张庆东透露，目前，国内启动了纳米科学计划，“”项目也进行了相关部署。他呼吁，物理学、化学、材料学和信息科学领域的专家可与生物学家一道工作，通过学科交叉融合，在相关研究方面做出新的贡献。
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