Light gets the message out - Thông lưu nhờ ánh sáng Protein đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ nano. Hiện người ta đã lợi dụng kênh protein trên màng để chế tạo thành công một van nano điều biến bởi ánh sáng. Các nghiên cứu tại Hà Lan đã phát minh một loại van phân tử mở và đóng của nhờ ánh sáng, có kích thư ớc nano. Họ hy vọng sử dụng nó trong liệu pháp quang phân phối thuốc cũng như nhiều ứng dụng khác. Van này có bản chất là một protein tự nhiên nằm trên màng lipid. Protein này khi mở tạo ra kênh dẫn nước và các chất hòa tan nên có th ể sử dụng để để điều khiển việc vận chuy ển vật liệu giữa các ngăn trong hệ thống kênh dẫn nano của túi lipid (lipid-vesicle-based nanofluidic system). Van nano là một ví dụ nữa trong số các thiết bị cỡ phân tử đã biết lợi dụng sự biến đổi có hệ thống của protein trong tế bào. Trước đây người ta đã sử dụng protein vận động (motor protein) để vận chuyển ở quy mô nano, và protein di động (motion protein), protein bơm proton để điều khiển gradient pH, và protein tạo lỗ (pore- forming protein) để làm cảm biến nano (nanosensor). Ben Feringa và cộng sự thuộc đại học Groningen tạo van nano từ kênh protein của vi khuẩn gọi là MscL. Bình thường, kênh này mở ra do áp suất. Nó là m ột khối gồm 5 chuỗi peptide đồng nhất trùng hợp với nhau tạo ra lỗ mở hình trụ gồm các chuỗi xoắn (helix chain) trên màng (xem hình). L ỗ MscL có cấu trúc hẹp, thẳng với các gốc kỵ nước trên chuỗi protein. Khi đóng, cấu trúc này khép chặt kênh, không cho nước và các chất hòa tan đi qua. Nhưng áp lực cơ học trên lỗ- chẳng hạn gây ra do chất lỏng làm tế bào vi khuẩn phồng ra - mở chỗ khép lại để nư ớc và các phân tử nhỏ đi qua. Feringa và cộng sự muốn dùng tín hiệu ánh sáng để mở lỗ này thay vì áp suất như thông thường. Điều đó giúp van dễ điều khiển hơn. Mấu chốt để mở MscL là thêm vào sự ion hóa, các nhóm ưa nư ớc trong vùng cấu trúc hẹp. Điều này không chỉ giúp nước thấm vào phần này của lỗ và đẩy nó mở ra mà lực đẩy tĩnh điện giữa một số nhóm có thể đẩy vách lỗ tách ra. Vì vậy, các nhà nghiên cứu tìm ra một cách để bao phần vách lỗ bằng nguyên tử thay thế, nguyên tử này tách nhau ra thành các nhóm ion khi chiếu tia cực tím. Đầu tiên, họ thay một axit amin trên cùng m ột vị trí của cả 5 helix chuyển màng bằng một axit amin khác: thay glycine tại vị trí 22 dọc theo chuỗi peptide bằng cysteine. Sau đó họ phản ứng lỗ protein với một phân tử hữu cơ nhỏ có khả năng tạo liên kết đặc hiệu với cysteine. Qua đó có thể cắt các nhóm th ế ra khỏi phần vách lỗ bằng ánh sáng. Tia UV bước sóng dài không gây nguy hại gì cho lỗ, cắt bỏ phần thay thế này và giải phóng các nhóm carboxylate tích điện âm. Điều này làm mở bất thuận nghịch MscL bởi ánh sáng. Nhưng van nano thực sự cần có khả năng mở và đóng thuận nghịch. Để làm điều này, Feringa và cộng sự sử dụng các nhóm thế nhạy sáng khác nhau gắn với cysteine: một trong số đó l à spiropyran có dạng mạch vòng, nó bị cắt mở vòng tạo thành dạng lưỡng cực bởi tia UV. Khi chiếu ánh sáng khả kiến, vòng này nối lại, làm spiropyran tr ở về trạng thái trung hòa điện tích ban đầu. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu tạo ra những lỗ nano có khả năng mở ra sau hai phút chiếu UV và đóng lại sau vài giây chiếu ánh sáng khả kiến. Họ cho thấy rằng có thể sử dụng thiết bị này để điều khiển việc giải phóng thuốc nhuộm phát huỳnh quang từ các hốc lipid: có thể dùng cách này để điều khiển các phân tử thuốc lưu thông. . Light gets the message out - Thông lưu nhờ ánh sáng Protein đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ nano chế tạo thành công một van nano điều biến bởi ánh sáng. Các nghiên cứu tại Hà Lan đã phát minh một loại van phân tử mở và đóng của nhờ ánh sáng, có kích thư ớc nano. Họ hy vọng sử dụng. ánh sáng. Tia UV bước sóng dài không gây nguy hại gì cho lỗ, cắt bỏ phần thay thế này và giải phóng các nhóm carboxylate tích điện âm. Điều này làm mở bất thuận nghịch MscL bởi ánh sáng.