解读2016诺贝尔化学奖开启分子机器时代(5)

戴维·利现在的研究目标是模拟细胞中的酶——把多种不同的可切换型催化剂投放到同一个溶液体系中，利用它们各自的催化特点，使目标分子能够按照一定的反应顺序生成更加复杂的最终产物。

纳米车
纳米马达
1999年，第一台分子马达的成功合成又将这一领域的研究向前推进了一大步。分子马达由费林加的团队完成，含有两个相同的“叶片”单元，叶片之间通过碳碳双键加以固定。当用大量的光能打破叶片间的化学键时，叶片便可以旋转起来。尤为关键的是，叶片形状经过特别的设计，可以保证它们只绕同一个方向旋转。因此，只要能提供合适的光能和热能，这台马达便可以持续转动。
费林加用类似的分子马达制造出了四轮驱动的纳米车。在另一项研究中，他在液晶薄膜中掺杂了分子马达，后者可以让液晶薄膜产生足够大的扭曲度，从而使放置在膜上的玻璃棒缓慢转动。这根玻璃棒长达28微米，是马达尺寸的上千倍。
有些化学家认为，尽管分子马达很酷，但最终并不会有什么实际用处。“我对这些人造马达的应用一直持怀疑态度。它们制造起来非常复杂，而且非常难以量产。”德国慕尼黑大学的化学家迪尔克·特劳纳（Dirk Trauner）说道。然而，这些分子机器背后隐藏的化学原理可能会非常有用。基于相同的光切换机理，研究人员已经开发出了大约100种类似药物的化合物，光信号可以使这些化合物开始或停止发挥药理活性。
今年7月，由特劳纳领导的研究小组就发布了一种光敏型康普立停A-4。这是一种有着严重副作用的强效抗癌药，会无差别地攻击肿瘤细胞以及相似的健康细胞，而特劳纳团队制备的可切换型新药能够有效地减少这种副作用：当药物分子处于“关闭”状态时，分子内含有一个氮氮双键，药物在整体上并不具备活性。当用蓝光照射分子，打破氮氮双键之后，双键连接的两部分会发生旋转，使药物分子重新产生活性。特劳纳提到，如果利用柔性导管或是植入性装置来传递光信号，这种靶向控制可以在仅仅10微米大小的人体组织内实现。他的下一步工作，就是利用小鼠对这些新型化合物的抗癌效果进行测试。