科学探索|科学家开发出能穿透并杀死癌细胞的＂纳米机械＂科学家开发出能穿透并杀死癌

蛋白质参与了每个生物过程，并利用体内的能量通过机械运动改变其结构，因此被称为生物"纳米机械"，因为即使是蛋白质的微小结构变化也会对生物过程产生实质性影响。为了在细胞环境中实现运动，研究人员专注于开发模仿蛋白质的纳米机械。然而，细胞使用各种机制来抵御这些纳米机械的影响，这限制了可用于医疗目的的纳米机械的任何相关机械运动。
由韩国科学技术院（KIST）先进生物分子识别中心的Youngdo Jeong博士领导的研究小组报告了一种新型生化纳米机械的开发，该机械能够穿透细胞膜，并通过在某些细胞环境（如癌细胞）中的折叠和展开的分子运动杀死细胞。他们与蔚山国家科学技术学院（UNIST）能源与化学工程学院的Sang Kyu Kwak教授和化学系的Ja-Hyoung Ryu教授以及Fusion Biotechnology, Inc.的Chaekyu Kim博士团队进行了合作。

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由KIST-UNIST联合研究小组开发的纳米机械，可选择性地穿透并杀死癌细胞，以及其作用机制。资料来源：韩国科学技术院（KIST）。
该联合研究小组专注于蛋白质的分层结构，其中大结构的轴和移动单元是分层的。因此，只有特定的部分可以围绕轴线移动。现有的大多数纳米机械被设计成移动部件和大结构的轴线存在于同一层上。因此，这些部件同时进行运动，这使得对特定部分的预期控制变得复杂。
研究人员通过合成并结合直径为2纳米的金纳米粒子和可根据周围环境折叠和展开的分子制造了一个分层的纳米机械。这种纳米机械由可移动的有机分子和无机纳米颗粒组成，发挥大轴结构的作用，并以这样的方式定义运动和方向，在到达细胞膜后，导致机械性的折叠/解折叠运动，使纳米机械直接穿透细胞，破坏细胞器，并诱导细胞凋亡。这种新方法通过机械运动直接杀死癌细胞，而不需要抗癌药物，与传递治疗药物的胶囊型纳米载体不同。
随后，一个闩锁分子被穿到了纳米机械上，以控制机械运动，从而选择性地杀死癌细胞。螺纹锁扣分子被设计成只在低pH值环境下释放。因此，在pH值相对较高（约7.4）的正常细胞中，纳米机械的运动受到限制，它们无法穿透细胞。然而，在癌细胞周围的低pH值环境下（大约6.8），闩锁分子被解开，诱发机械运动和细胞穿透。
【科学探索|科学家开发出能穿透并杀死癌细胞的"纳米机械"】Jeong博士说："开发的纳米机械的灵感来自于蛋白质，它们通过根据环境改变其形状来执行生物功能。我们提出了一种新颖的方法，通过附着在纳米机器上的分子的机械运动直接穿透癌细胞以杀死它们，而无需药物。这可能是克服现有化疗副作用的一种新的选择" 。