生物纳米马达的研究进展及专利列举.doc

生物纳米马达的研究进展及专利列举生物纳米马达，又称生物马达分子、分子马达或纳米机器，是由生物大分子构成并将化学能转化为机械能的纳米系统。天然的分子马达，如：驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等，在生物体内的胞质运输、DNA复制、细胞分裂、肌肉收缩等生命活动起着重要作用。它是马达家族的革命，标志着人类由制造物理马达到制造生物马达的理想成为现实。纳米马达这种聚合物分子含有数对氮原子，氮原子两侧各有一个苯环，环与环之间的氮“桥”扭结在一起。分子的往复伸缩形变就是马达的运转。分子马达的种类和运动方式见下表：马达种类发动机部件能量来源运动方式细胞肌架蛋白驱动蛋白微管蛋白ATP直线运动肌球蛋白肌动蛋白ATP直线运动7 旋转马达F1一ATP酶F1复合物ATP旋转运动细菌鞭毛很多的蛋白质H+/Na+旋转运动核苷酸马达聚合酶DNA—RNAATP直线运动解旋转酶DNA—RNAATP直线运动（出处见参考文献1）分子马达方面的一个新进展是将DNA用于纳米机械装置制成DNA马达。2000年8月，Bell实验室和牛津大学的研究者开发了一个DNA马达。据预测，DNA马达技术可制造比当今快1000倍的计算机。在制作DNA马达时DNA既是结构材料，而且也作为“燃料”。7 2001年4月，美国康奈尔大学的研究者研制出一台生物分子纳米发动机。据称，这台生物分子纳米发动机仅一个病毒般大小，由有机物充当的发动机和镍无机物充当的螺旋桨两部分组成。整台发动机机长750纳米，宽150纳米。这台发动机是由ATP（三磷酸腺苷）提供能量，即生物体内的三磷酸腺苷分子为纳米马达供电，由ATP合成酶驱动发动机运转。每加一次能量，纳米发动机可连续工作一小时。科学家高度评价此项科技成果，认为生物分子纳米发动机在医学领域将大有用武之地。例如，它可以充当一个“小护士”，巡视全身；它还可以在体内充当一个“小药剂师”，解释细胞发出的化学信号，计算必要的剂量，在人体内直接分配药量等[7-9]。近两年对分子马达研究最多的仍是美国，涉及马达蛋白的生物物理、生物化学特性；分子马达装配于纳米机械系统；利用水凝胶表层定位或集成分子马达蛋白；通过35nm的phi29纳米驱动pRNA粒子传递基因治疗的siRNA和ribozyme颗粒等研究；在真核细胞的直径为25nm的封闭微管中，含驱动蛋白的分子马达所进行的输送传递。此外，荷兰、瑞士等国也对两个分子马达合成方法，分子马达高精度驱动有所研究。采用“(molecul*ornano*)andmotor*”策略在欧洲专利局网站检索，将所得相关专利列表如下：专利名公告号/公告日申请号/申请日申请人同族专利一种标有与驱动蛋白相关的新型着丝点的独立核酸分子及其使用US20051642012005-07-28US200405175102004-12-107 HARVEYDIANEM(US);YANGYI(US);采用分子马达的单分子探测器WO20050806032005-09-01WO2004US423582004-12-17UNIVARIZONA(US);HELIYAN(US);旋转分子马达V1-ATPaseEP15664352005-08-24EP200307540612003-10-09JAPANSCIENCE&TECHAGENCY(JP)WO2004046350(A1)JP2004166612(A)间质胶原酶分子马达WO20050617002005-07-07WO2004US382362004-12-09UNIVWASHINGTON(US);GOLDBERGGREGORY(US);(+4)7 采用F1-ATPase生物分子马达的单分子探测器US20032158442003-11-20US200303653782003-2-11CHAPSKYLARS(US);FRASCHWAYNED(US);标有新型分子驱动蛋白的基因及其对疾病的诊断方法WO020970792002-12-05WO2002JP052262002-05-29JAPANASREPRESENTEDBYTHEPR(JP);HIROKAWANOBUTAKA(JP);(+1)WO02097079(A3)EP1390483(A3)EP1390483(A2)分子马达WO01091812001-02-08WO2000US209252000-07-31USHEALTH(US);SCHNEIDERTHOMASD(US)EP1204680(A1)CA2380611(A1)7 光驱动的分子旋转马达US61809402001-01-30US199800557451998-04-07UNIVLAVAL(US)可驱动小颗粒的纳米级装置DE199178482000-10-19DE199910178481999-04-15INSTMOLEKULAREBIOTECHNOLOGIE(DE)参考文献：1.分子马达的研究与应用前景.微电机2005，38(2)67-692.能探测病毒的纳米器件http://www.qiji.cn/news/scinews/2004/10/10/20041010142644.htm3.Controlofabiomolecularmotor-powerednanodevicewithanengineeredchemicalswitchNatureMaterialsv1n3November2002.p173-1784.DeliveryofsiRNAandribozymeforgenetherapyby35-nmnanoparticlesofphi29motorpRNAMeetingAbstracts2004JointInternationalMeeting-206thMeetingoftheElectrochemicalSociety/2004FallMeetingoftheElectrochemicalSocietyofJapan,MA2004-022004.5.Functionalhydrogelsurfaces:Bindingkinesin-basedmolecularmotorproteinstoselectedpatternedsites.AdvancedFunctionalMaterialsv15n8August2005.p1303-13096.SynthesisoffunctionalizedmolecularmotorsSynthesisn11Jul152005.p1789-17967.Guidingmotor-propelledmoleculeswithnanoscaleprecisionthrough7 silanizedbi-channelstructuresNanotechnologyv16n6Jun12005.p710-7177