韓國科學技術研究所的一個研究小組開發了「納米機器」，它利用機械分子運動來穿透和破壞細胞。通過使用在癌細胞附近釋放的閂鎖分子，選擇性癌細胞穿透也是可能的。
研究人員創造了「納米機器」，利用機械分子運動進入和破壞細胞。
癌症是一種身體細胞生長失控並擴散到其他身體部位的疾病。癌細胞不斷分裂，導致它們侵入周圍組織並形成實體瘤。大多數癌症治療涉及殺死癌細胞。
根據 2020 年的估計，美國新診斷出 180 萬例癌症病例，有 60 萬人死於這種疾病。乳腺癌、肺癌、前列腺癌和結腸癌是最常見的癌症。確診癌症患者的平均年齡為 66 歲，而 65 至 74 歲之間的個體占所有新癌症診斷的 25%。
蛋白質參與每一個生物過程，並利用體內的能量通過機械運動改變它們的結構。它們被稱為生物「納米機器」，因為即使是蛋白質的微小結構變化也會對生物過程產生重大影響。為了在細胞環境中實現運動，研究人員專注於開發模仿蛋白質的納米機器。然而，細胞使用多種機制來保護自己免受這些納米機器的影響。這限制了可用於醫療目的的納米機器的任何相關機械運動。
由韓國科學技術研究院 (KIST)高級生物分子識別中心的 Youngdo Jeong 博士領導的研究小組報告了一種新型生化納米機器的開發，該機器可以穿透細胞膜並通過分子運動殺死細胞在某些細胞環境中摺疊和展開，例如癌細胞。
聯合研究小組專注於蛋白質的層次結構，其中大結構的軸和移動單元是層次分離的。因此，只有特定的零件才能繞軸移動。大多數現有的納米機器的設計使得大型結構的移動組件和軸存在於同一層上。因此，這些部件同時進行運動，這使得對特定部件的期望控制變得複雜。
通過將 2 nm 直徑的金納米粒子與可以根據周圍環境摺疊和展開的分子合成並結合，製造了一種分層納米機器。這種納米機器由可移動的有機分子和無機納米粒子組成，起大軸結構的作用，並以這樣的方式定義運動和方向，即在到達細胞膜時，它會導致機械摺疊/展開運動，從而導致納米機器直接穿透細胞，破壞細胞器，誘導細胞凋亡。與遞送治療藥物的膠囊型納米載體相比，這種新方法無需抗癌藥物即可通過機械運動直接殺死癌細胞。
隨後，將閂鎖分子穿入納米機器以控制機械運動以選擇性地殺死癌細胞。螺紋閂鎖分子設計為僅在低 pH 環境中釋放。因此，在具有較高 pH 值（約 7.4）的正常細胞中，納米機器的運動受到限制，它們無法穿透細胞。然而，在癌細胞周圍的低 pH 值環境（約 6.8）下，閂鎖分子被解開，誘導機械運動和細胞穿透。
Jeong 博士說：「開發的納米機器的靈感來自蛋白質，這些蛋白質通過根據環境改變形狀來發揮生物功能。我們提出了一種直接穿透癌細胞的新方法，通過附著在納米機器上的分子的機械運動在沒有藥物的情況下殺死它們。這可能是克服現有化療副作用的新選擇。」
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