Science技术突破：能呼吸的管

　　生物通报道：灵活能自组装的纳米管时代到来，来自韩国首尔国立大学的研究人员利用一侧是疏水性，另一侧是亲水性的卷曲大分子构建了能在水溶液中自叠加，构建纳米管的环状结构，这些纳米管能感知温度的变化扩张和收缩，这项突破性技术促进了动态纳米结构研究向前迈进了一大步，也将可能用于癌症治疗等药物传输中。相关成果公布在Science杂志上。

虽然分子结合在一起很容易，但它们之间没有共价键连接，因此“这种环状结构在子间可以滑动，具有灵活的直径，”文章第一作者，Myongsoo Lee解释道，Lee和他的研究组通过调节温度促进这种运动，从而令纳米内部通道能在3至4纳米尺寸间波动，这种纳米管随着温度的下降而扩大，随着环境变热而收缩，创建一个随温度变化，“类似脉动的血管”一样的应答，Lee解释说。

纳米管中空结构还具有其它的优势。医学研究人员希望利用包裹有药物的纳米管，帮助靶向机体的特殊部位进行治疗，从而避免对其它部位的副作用。

为了检测这些纳米管如何与内部粒子相互作用的，Lee等人在此系统上加上了一个光敏感fullerene（富勒烯）分子，后者应用范围广，已被用于抗肿瘤治疗（对光损伤敏感的癌细胞），以及太阳能电池中。这些富勒烯是在纳米管自组装过程中加入的，因为这些分子是疏水性的。Lee和他的同事发现富勒烯在收缩纳米管上，比扩张纳米管上包装的更为密集，收缩纳米管还会导致富勒烯脱离。

Lee解释说，之前的纳米管是通过共价键或氢键组装的，这令纳米管灵活降低。“为了克服这种局限性，”Lee说，“我们采用了6个弯曲形分子作为循环搭建块，构建了六聚体”，由于相邻分子间能滑动，因此增加了灵活性。

“要想将分子组装成纳米管，并不是一件容易的事，”犹他州立大学纳米技术教授臧玲（Ling Zang，音译）说，并未参与这一研究。但Lee和他的研究组能利用大分子中芳香环构建所需的结构。“这一研究组想出的这个聪明的分子设计，能高度调控动态组装过程，”臧说。

这种灵活的纳米管能作为其它纳米结构的模板，Lee说。许多纳米技术应用都利用了纳米粒子电或磁的特性，比如太阳能电池，但是要设计良好，还需要模板，Lee解释说。

灵活的模板也可以让研究人员改变纳米结构的性能。例如，收缩纳米管中纳米粒子紧密堆积，形成导电性高的材料，而扩大的纳米管则使得颗粒分散，减少它们的电导率。

到目前为止Lee的研究小组还只研究了富勒烯如何与纳米管相互作用，不过研究人员已经开始研究了一系列不同的纳米粒子，甚至是蛋白，分析它们如何在紧密好松弛状态之间转换。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Pulsating Tubules from Noncovalent Macrocycles
Despite recent advances in synthetic nanometer-scale tubular assembly, conferral of dynamic response characteristics to the tubules remains a challenge. Here, we report on supramolecular nanotubules that undergo a reversible contraction-expansion motion accompanied by an inversion of helical chirality. Bent-shaped aromatic amphiphiles self-assemble into hexameric macrocycles in aqueous solution, forming chiral tubules by spontaneous one-dimensional stacking with a mutual rotation in the same direction. The adjacent aromatic segments within the hexameric macrocycles reversibly slide along one another in response to external triggers, resulting in pulsating motions of the tubules accompanied by a chiral inversion. The aromatic interior of the self-assembled tubules encapsulates hydrophobic guests such as carbon-60 (C60). Using a thermal trigger, we could regulate the C60-C60 interactions through the pulsating motion of the tubules.