生物分子馬達(dá)在生命系統(tǒng)中扮演著重要角色，如生命體內(nèi)的ATP合成酶、進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)蛋白等，是實(shí)現(xiàn)正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。受生物分子馬達(dá)的啟發(fā)，化學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列人工分子馬達(dá)和分子機(jī)器來模擬其運(yùn)轉(zhuǎn)和功能。近日，華東理工大學(xué)費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心曲大輝教授團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)人工分子馬達(dá)運(yùn)動(dòng)的集成及功能性調(diào)控方面取得重要研究進(jìn)展，新研究成果以“基于離散超分子金屬大環(huán)的可見光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)”為題發(fā)表于最新一期《美國化學(xué)會(huì)志》。

位阻烯烴的分子馬達(dá)在外界光熱刺激下能夠進(jìn)行360°單向可控旋轉(zhuǎn)的獨(dú)特性能已廣泛應(yīng)用于離子識(shí)別、不對(duì)稱催化、手性調(diào)控等領(lǐng)域。然而，如何實(shí)現(xiàn)采用不具生物損傷性的可見光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)，并通過簡(jiǎn)便方法有效放大其分子尺度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以開發(fā)宏觀材料的動(dòng)態(tài)功能，仍是極具挑戰(zhàn)的關(guān)鍵性科學(xué)問題。曲大輝教授團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)新性地利用Pt-N配位鍵驅(qū)動(dòng)的定向自組裝策略簡(jiǎn)便高效地實(shí)現(xiàn)了若干個(gè)分子馬達(dá)在同一超分子金屬大環(huán)上的穩(wěn)定有序組裝，并誘導(dǎo)大環(huán)上分子馬達(dá)基元的轉(zhuǎn)子和定子之間形成推拉體系，使得分子馬達(dá)的吸收波長從365nm紅移至420nm，賦予了分子馬達(dá)基元可見光驅(qū)動(dòng)性。基于金屬大環(huán)的正電荷骨架可進(jìn)一步與帶負(fù)電荷的肝素鈉形成超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用分子馬達(dá)的刺激響應(yīng)性，成功地將分子尺度的運(yùn)動(dòng)放大轉(zhuǎn)化為聚合物形貌的可控調(diào)節(jié)。該工作為實(shí)現(xiàn)分子馬達(dá)的聚集放大提供了新思路，為進(jìn)一步拓展分子機(jī)器在宏觀材料和生物體內(nèi)的應(yīng)用提供了可能。

此項(xiàng)研究工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目、教育部材料生物學(xué)與動(dòng)態(tài)化學(xué)前沿科學(xué)中心、基礎(chǔ)科學(xué)中心、上海市重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目資金的支持。(王春)