加州理工学院（Caltech）的科学家最近发明了一种自主运转的分子马达，它通过DNA聚合释放的自由能驱动。科学家的灵感来源于多种细菌病原例如立克次氏体，它们通过宿主细胞聚合蛋白质“彗尾”释放的能量驱动自己。研究小组通过将亚稳态的发夹DNA聚合成双链DNA实现对细菌的模拟。

 

研究结将果发表在最近一期的《自然－纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。

 

和之前的其它合成分子马达相比，新马达通过非共价相互作用驱动，且能在没有底物的溶液中自由运转。作者之一Niles Pierce说：“驱动的运动通过杂交链反应（HCR）实现，亚稳态发夹DNA和遇到的目标分子聚合。值得注意的是，在聚合物和发夹DNA发生连续相互作用时，被驱动的DNA相比不断生长的聚合物保持稳定。”

 

在模仿立克次氏体的“彗尾”过程中，科学家使用了原子力显微镜来显示矩形DNA一侧的聚合图案（这是最近由Paul Rothemund发明的构造纳米尺度物体的方法）。而科学家尚不清楚通过更完整的模仿立克次氏体功能，纳米级核酸单体聚合是否可以在溶液中自由驱动微观物体。

 

Pierce说：“研究证实了DNA聚合能为分子自主运动提供能量。来自NSF分子控制中心的科学家正在发展能对周围环境作出反应的逻辑分子。未来这些分子马达将可能用于医学、基础研究和制造业等。”