編者語：納米級分子機器是人類征服自然的整個宏偉藍圖中最富有想像力和創造力的部分。為了實現建造“多結構域蛋白質分子機器”的夢想，四川大學華西臨床醫學院生物膜與膜蛋白實驗室主任丘小慶和他領導的研究集體進行了為期10年的研究，他們以數種細菌信息素、抗體模擬無核大腸菌素等為模本，構建了數種融合蛋白（抗菌多肽和免疫毒素）。它(ta)們(men)均(jun)特(te)異(yi)性(xing)地(di)攻(gong)擊(ji)了(le)選(xuan)定(ding)的(de)靶(ba)細(xi)菌(jun)或(huo)靶(ba)細(xi)胞(bao)，其(qi)殺(sha)傷(shang)效(xiao)力(li)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)現(xian)有(you)抗(kang)菌(jun)素(su)和(he)免(mian)疫(yi)毒(du)素(su)
，而(er)毒(du)副(fu)作(zuo)用(yong)卻(que)遠(yuan)低(di)於(yu)現(xian)有(you)抗(kang)菌(jun)素(su)和(he)免(mian)疫(yi)毒(du)素(su)。

　　目前
，科學家試圖在分子尺寸上組裝一種極其微小的裝置，其在醫學上應用前景廣闊。

　　■ 將新聞進行到底

　　8月中旬正是巴蜀大地還未脫離溽暑和大雨反複煎熬的時節，丘小慶博士仍在他的實驗室中為圓滿完成“蛋白質分子機器”的構思埋頭苦幹。

　　作(zuo)為(wei)四(si)川(chuan)大(da)學(xue)華(hua)西(xi)臨(lin)床(chuang)醫(yi)學(xue)院(yuan)生(sheng)物(wu)膜(mo)與(yu)膜(mo)蛋(dan)白(bai)實(shi)驗(yan)室(shi)主(zhu)任(ren)，他(ta)充(chong)滿(man)信(xin)心(xin)地(di)告(gao)訴(su)記(ji)者(zhe)，需(xu)要(yao)對(dui)蛋(dan)白(bai)質(zhi)進(jin)行(xing)加(jia)工(gong)和(he)改(gai)造(zao)使(shi)之(zhi)成(cheng)為(wei)滿(man)足(zu)人(ren)類(lei)需(xu)要(yao)的(de)納(na)米(mi)級(ji)分(fen)子(zi)機(ji)器(qi)，這(zhe)是(shi)人(ren)類(lei)征(zheng)服(fu)自(zi)然(ran)的(de)整(zheng)個(ge)宏(hong)偉(wei)藍(lan)圖(tu)中(zhong)最(zui)富(fu)有(you)想(xiang)像(xiang)力(li)和(he)創(chuang)造(zao)力(li)的(de)部(bu)分(fen)。

　　那麼“分子機器”
，也有人稱之為“分子機器人”，它們究竟是怎樣一種機械，它們的構造如何

，它們又是由哪些部件組成的呢？

　　——解讀分子機器——

　　自然界到處都有分子機器人

　　正確地說“分子機器人在自然界並不罕見”。比如就拿我們人類的身體來說，由於分子生物學的進展


，我們發現人體是微小的精密機械的組合體。DNA（脫氧核糖核酸）上記錄了遺傳信息的複製和蛋白質的合成。肌肉的張弛、神經網絡的信息傳輸等

，在人類所有生命活動中，如果從分子水平上觀察，就可以看到正在運行的微小精密機械。

　　自(zi)然(ran)界(jie)中(zhong)的(de)分(fen)子(zi)機(ji)器(qi)人(ren)令(ling)人(ren)吃(chi)驚(jing)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)
，它(ta)們(men)是(shi)完(wan)全(quan)自(zi)動(dong)組(zu)裝(zhuang)而(er)成(cheng)的(de)，隻(zhi)要(yao)材(cai)料(liao)和(he)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)具(ju)備(bei)，就(jiu)能(neng)輕(qing)而(er)易(yi)舉(ju)地(di)自(zi)動(dong)組(zu)裝(zhuang)成(cheng)分(fen)子(zi)機(ji)器(qi)人(ren)。目(mu)前(qian)人(ren)類(lei)掌(zhang)握(wo)的(de)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)能(neng)夠(gou)在(zai)物(wu)質(zhi)的(de)表(biao)麵(mian)一(yi)個(ge)一(yi)個(ge)地(di)移(yi)動(dong)原(yuan)子(zi)
，但(dan)是(shi)要(yao)利(li)用(yong)這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)製(zhi)造(zao)分(fen)子(zi)機(ji)器(qi)人(ren)能(neng)力(li)還(hai)有(you)所(suo)不(bu)及(ji)。

　　“分子機器人”製造絕非輕而易舉

　　製造分子機器人的最初構想要回溯到1950年。美國著名物理學家理查德·費曼（１９１８—１９８８）第di一yi次ci提ti出chu，未wei來lai可ke以yi製zhi造zao微wei小xiao機ji械xie讓rang其qi能neng夠gou實shi施shi各ge種zhong各ge樣yang的de作zuo業ye。盡jin管guan費fei曼man並bing沒mei有you提ti出chu分fen子zi機ji器qi人ren的de具ju體ti概gai念nian，但dan是shi從cong那na以yi後hou，製zhi造zao分fen子zi機ji器qi人ren就jiu成cheng為wei人ren類lei夢meng寐mei以yi求qiu的de向xiang往wang。不bu過guo科ke學xue技ji術shu的de發fa展zhan進jin程cheng並bing非fei輕qing而er易yi舉ju，不bu管guan怎zen麼me說shuo

，科ke學xue家jia研yan究jiu的de對dui象xiang——分子，尺寸隻有１納米，把這個尺度上的東西組裝起來其難度可想而之
，而且科學家組裝起來的還必須是“把操作和作業作為目的，能自動運行”的機械。

　　要人工製造分子機器人其捷徑仍然是模仿生物體中的分子機器人，但是正如前麵談到的，生物的“分子機器人是自動組裝而成的”，個中機理科學家還沒有完全弄清楚，研製過程中可能就會誤入歧途。

　　最新研究進展

　　利用DNA技術對基因進行組合

　　對於分子組成的機器，丘小慶教授說，隻要具備足夠的想像力，那麼“人工多結構域蛋白質機器”的(de)製(zhi)造(zao)對(dui)任(ren)何(he)人(ren)幾(ji)乎(hu)都(dou)是(shi)唾(tuo)手(shou)可(ke)得(de)的(de)。目(mu)前(qian)的(de)生(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)方(fang)法(fa)不(bu)僅(jin)僅(jin)能(neng)對(dui)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能(neng)進(jin)行(xing)修(xiu)飾(shi)，它(ta)還(hai)能(neng)夠(gou)對(dui)自(zi)然(ran)界(jie)存(cun)在(zai)的(de)大(da)量(liang)蛋(dan)白(bai)質(zhi)進(jin)行(xing)改(gai)造(zao)。通(tong)過(guo)引(yin)入(ru)一(yi)些(xie)特(te)定(ding)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)修(xiu)飾(shi)一(yi)些(xie)特(te)定(ding)的(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)，就(jiu)可(ke)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)綜(zong)合(he)多(duo)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)分(fen)子(zi)。目(mu)前(qian)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)用(yong)DNA重zhong組zu技ji術shu將jiang表biao達da不bu同tong多duo肽tai或huo蛋dan白bai質zhi結jie構gou域yu的de基ji因yin組zu合he起qi來lai
，形xing成cheng一yi個ge攜xie帶dai所suo有you基ji因yin功gong能neng的de融rong合he蛋dan白bai。隻zhi要yao在zai折zhe疊die形xing成cheng活huo性xing結jie構gou的de過guo程cheng中zhong這zhe個ge融rong合he蛋dan白bai內nei的de各ge個ge功gong能neng結jie構gou域yu不bu相xiang互hu阻zu礙ai，該gai蛋dan白bai就jiu有you可ke能neng表biao現xian出chu我wo們men在zai設she計ji時shi希xi望wang它ta具ju有you的de生sheng物wu功gong能neng。

[page_break]

　　已經構建出數種融合蛋白

　　為了實現建造“多結構域蛋白質分子機器”demengxiang，qiuxiaoqingdengsuozuodediyigechangshishigoujianyouliangzhongdanbaizhipianduanzuheerchengdeyigeronghedanbai。tongguoduigaironghedanbaidefenzijiegoujinxingkongzhi，rangzhegeronghedanbaichanshengchusuoqidaide
、能夠選擇性攻擊某一種細胞的靶向攻

　　擊能力。在實現了對原核細胞的攻擊之後

，丘小慶又開始夢想能否構建出“靶向”攻擊真核細胞的有效活性物質。

　　經過為期10年的研究，丘小慶教授和他領導的研究集體以數種細菌信息素、抗體模擬無核大腸菌素等為模本，構建了數種融合蛋白（抗菌多肽和免疫毒素）。它(ta)們(men)均(jun)特(te)異(yi)性(xing)地(di)攻(gong)擊(ji)了(le)選(xuan)定(ding)的(de)靶(ba)細(xi)菌(jun)或(huo)靶(ba)細(xi)胞(bao)
，其(qi)殺(sha)傷(shang)效(xiao)力(li)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)現(xian)有(you)抗(kang)菌(jun)素(su)和(he)免(mian)疫(yi)毒(du)素(su)
，而(er)毒(du)副(fu)作(zuo)用(yong)卻(que)遠(yuan)低(di)於(yu)現(xian)有(you)抗(kang)菌(jun)素(su)和(he)免(mian)疫(yi)毒(du)素(su)。它們有可能發展成為一係列新型抗菌和抗腫瘤藥物。

　　——重要應用前景——

　　可向病變部位集中運送藥劑

　　目前
，分子機器人的種類是有限的

，不過我們可以考慮將來如何利用它們。

　　從cong分fen子zi機ji器qi人ren能neng夠gou在zai生sheng物wu體ti內nei自zi動dong生sheng成cheng來lai設she想xiang，其qi最zui初chu的de應ying用yong似si乎hu應ying是shi以yi醫yi療liao等deng領ling域yu為wei中zhong心xin。比bi如ru針zhen對dui病bing毒du的de分fen子zi機ji器qi人ren，也ye許xu可ke以yi通tong過guo研yan發fa分fen子zi鉗qian予yu以yi實shi現xian。加jia工gong分fen子zi鉗qian前qian端duan的de部bu件jian，使shi它ta隻zhi能neng與yu特te定ding的de病bing毒du相xiang結jie合he。而er且qie
，可ke以yi利li用yong分fen子zi鉗qian那na樣yang的de分fen子zi機ji器qi人ren
，向xiang癌ai腫zhong部bu位wei集ji中zhong送song達da藥yao劑ji等deng。

　　丘(qiu)小(xiao)慶(qing)認(ren)為(wei)，隨(sui)著(zhe)生(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)水(shui)準(zhun)的(de)迅(xun)速(su)進(jin)步(bu)
，這(zhe)樣(yang)的(de)生(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)藥(yao)物(wu)可(ke)能(neng)會(hui)很(hen)快(kuai)地(di)代(dai)替(ti)現(xian)有(you)藥(yao)物(wu)，為(wei)人(ren)類(lei)創(chuang)造(zao)更(geng)好(hao)的(de)福(fu)祉(zhi)，可(ke)是(shi)這(zhe)些(xie)構(gou)建(jian)出(chu)來(lai)的(de)融(rong)合(he)蛋(dan)白(bai)還(hai)遠(yuan)遠(yuan)未(wei)能(neng)表(biao)達(da)出(chu)我(wo)們(men)所(suo)企(qi)求(qiu)的(de)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能(neng)水(shui)準(zhun)——人工多結構域“蛋白質機器”所(suo)應(ying)該(gai)具(ju)有(you)的(de)理(li)想(xiang)境(jing)界(jie)，充(chong)其(qi)量(liang)它(ta)們(men)隻(zhi)能(neng)算(suan)作(zuo)是(shi)蛋(dan)白(bai)質(zhi)分(fen)子(zi)機(ji)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)雛(chu)形(xing)。目(mu)前(qian)
，正(zheng)有(you)科(ke)學(xue)家(jia)試(shi)圖(tu)把(ba)如(ru)此(ci)重(zhong)要(yao)的(de)機(ji)械(xie)在(zai)分(fen)子(zi)尺(chi)寸(cun)上(shang)組(zu)裝(zhuang)起(qi)來(lai)，製(zhi)造(zao)一(yi)種(zhong)極(ji)其(qi)微(wei)小(xiao)的(de)裝(zhuang)置(zhi)，科(ke)學(xue)家(jia)意(yi)圖(tu)使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)裝(zhuang)置(zhi)來(lai)操(cao)控(kong)別(bie)的(de)分(fen)子(zi)
，運(yun)用(yong)於(yu)醫(yi)學(xue)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)清(qing)除(chu)肌(ji)體(ti)深(shen)處(chu)的(de)病(bing)毒(du)、癌細胞等，它們具有不可限量的應用前景。

　　■ 解疑釋惑

　　分子機器人究竟是什麼？

　　“機器人”這個詞的含義在辭書中可以看到，有的辭書將機器人稱為“把操作和作業作為目的，能自動運行的機械或裝置”
，諸如此類，不限於所謂“人形機器人”。在廣義上，能夠自動進行各種各樣操作的機械都可稱為機器人。而所謂“分子機器人”，望文生義當然是在分子尺寸上製造的機器人。大致說來，分子尺寸的機器人，其長短大小僅相當於１納米左右，而１納米是１米的十億分之一，也就是其尺寸是１毫米的千分之一的千分之一。原子的大小大約在０．１納米左右，分子機器人當然就是把數十個或者數百個原子組合起來製成的機器人。

　　如ru果guo能neng使shi用yong如ru此ci微wei小xiao的de分fen子zi尺chi寸cun的de機ji械xie，隨sui意yi支zhi配pei或huo者zhe加jia工gong其qi他ta分fen子zi的de話hua，那na就jiu是shi一yi件jian令ling科ke學xue家jia十shi分fen稱cheng心xin的de事shi了le，比bi如ru科ke學xue家jia就jiu可ke能neng製zhi造zao與yu病bing毒du做zuo鬥dou爭zheng的de分fen子zi機ji器qi人ren，這zhe些xie病bing毒du嚴yan重zhong威wei脅xie著zhe人ren類lei健jian康kang。科ke學xue家jia可ke以yi把ba這zhe種zhong分fen子zi機ji器qi人ren送song入ru人ren體ti內nei
，剔ti除chu構gou成cheng病bing毒du的de分fen子zi，或huo摘zhai除chu病bing毒du或huo對dui其qi進jin行xing摧cui毀hui。也ye許xu和he“人形”絲毫不沾邊
，但是分子機器人給我們實至名歸的印象。

　　■ 相關新聞

　　科學家製造出超微機器人 “腿腳”由DNA構成

　　據俄羅斯《紐帶》網報道，英國牛津大學的一個研究小組製造出了一款分子級的超微型機器人——它的“手腳”皆由DNA細絲構成，具有獨立行動的能力。

　　shengwuxuejiamenhenjiuyiqianbianyifaxian
，fenzinenggouyanzhemouxietedingdexibaoneibujiegouyundong。kexuejiamenzengchangshizhecaiyongrengongfangfazhizaochuleisidefenziyunshujiegou，danciqianhaicongweiyourenzhizaochuguonenggouyuziranzhuangtaixiafenzigongnengleisiderenzaochanpin。niujindaxuedeyanjiurenyuanzhichu，tamenzuixinzhizaochudezhekuan“分子機器”的性能在很多方麵都超越了先前的產品。據介紹，這部分子級機器人由兩條相互連接的“腿”構成，而這兩條“腿”則由DNA片段製成。分子機器人的兩條“腿”能夠附著在特定的DNA序列上並沿著它緩慢地移動。

　　這種超微型機器人的運動能量來自一些遊離於周圍體液中的專門分子。據悉，當機器人的“腿”接觸DNA表麵後，便能夠幫助機器人從那些特殊的分子處獲得能量補充。

　　不過，這種分子機器人還存在著一些缺陷：它的“腿”zaixingjinshiyoukenenghuishikong，congerzuaiqixingjindegengyuan。muqian，yanjiurenyuanzhengzaishitukefuzheyiquexian。kexuejiamenxiwang，jinhouleisidegengweiwanshandejiqirenjiangnenggouzaiweixinggongchanghechejianzhongdanfuqiwuziyunshuderenwu。