美國重建細胞骨架構建“微管回路”

1月24日，美國普林斯頓大學在其網站發布研究成果，他們構建了細胞骨架回路并重構微管結構。受神經系統軸突的啟發，研究人員將分支微管成核路徑與微納加工相結合，開發了“細胞骨架回路”，將其用于開發納米技術平臺。他們開發的平臺可用于從高效的芯片分子傳輸到機械納米致動器等多種應用。這項技術最終可能推動軟體機器人、新藥和高精度生物分子運輸合成系統的發展。

在細胞內部，由微管蛋白質形成的細長管狀結構，稱為微管。微管在細胞內具有重要功能，為分子運輸提供堅固“道路”。微管網絡是細胞骨架的主要組成部分，它就像樹根分支系統一樣，維持細胞形狀和幫助細胞分裂。微管支架除了有助于維持細胞形狀外，還可以像分子“運輸軌道”一樣工作。有一種專門的馬達蛋白作為“動力源”攜帶著分子沿著微管絲運轉。微管分子組成的微小變化就像路標一樣，可以調整化學物質的路線，將分子有效載荷送到目的地。然而，過去的研究主要集中在具有固定長度和布局的微管上，并且沒有關注微管如何生成，這限制了微管架構的設計。

研究人員創建了一個控制微管生長的系統，使用微/納米和微流體制造的專業設備，精確地控制微管分支的生長。他們能夠調節生長的角度和方向，使其規律性生長，從而創新微管結構。

科研團隊表示，接下來計劃進一步研究如何沿著微管分支引導化學物質輸運，目標是建立一個可控的化學物質運輸系統。此外，他們還研究了微管網絡像“微型鑷子”一樣在極其微小的物體上施加物理力的用途。針對存在的問題，科研人員建議，在細胞骨架回路中使用如驅動蛋白的生物分子馬達，以在分支微管上發展強大的生物芯片上轉運分子。然而，細胞骨架回路中微管固有的均勻極性和高密度可能會使得以與生命系統相當的更高產量和效率進行分子轉運。此外，細胞骨架回路可以通過將其與其他化學、光學、磁性和電氣組件集成來擴展，以創建更復雜和動態的結構。