近日，哈爾濱工業大學醫學與健康學院賀強、吳英傑團隊在仿生超分子膠體馬達研究方向取得最新進展，提出了納米尺度旋轉生物分子馬達協同驅動細胞尺度超分子膠體馬達的構築新方法。研究成果以《旋轉生物分子馬達驅動的超分子膠體馬達》（Rotary Biomolecular Motor-powered Supramolecular Colloidal Motor）為題發表在《科學進展》（Science Advances）上。該研究創新性地以納米尺度的旋轉生物分子馬達ATP合酶作為動力部件，驅動細胞尺度的超分子膠體馬達，實現了仿生體係生物安全的能量轉換和自主運動能力。

　　在生物體中，細胞通過協調成百上千蛋白質分子馬達的運動和力量，在多個尺度上執行各種機械任務，如細胞內物質運輸、細胞運動和肌肉收縮等。然而，從納米級蛋白質馬達出發設計活性仿生材料和機器，通過消耗能量來推動微米級組裝體連續運動仍然麵臨巨大挑戰。針對這一挑戰，該研究團隊首次提出了一種新型的旋轉生物分子馬達協同驅動的超分子膠體馬達，以自然界最小的分子馬達——旋轉生物分子馬達ATP合酶作為動力基元，運用可控化學分子組裝構築了生物分子馬達協同驅動超分子膠體馬達的新體係。

　　研究團隊發現，含ATP合酶馬達的色素團囊泡在聚電解質微膠囊表麵的融合過程遵循“降落傘”機製，可實現ATP合酶馬達內外取向的調控，獲得超分子膠體馬達的非對稱結構。結合實驗數據的物理分析和理論模擬，在ADP、無機磷的反應溶液中，光照下超分子膠體馬達的表麵發生不對稱的光合磷酸化反應，驅動超分子膠體馬達運動，展示出較高的能量轉化與驅動效率。通過改變光強，可實現多個生物分子馬達協同作用並放大這些分子力與運動，調控超分子膠體馬達的運動行為，模擬生命體從分子到介觀到宏觀逐級放大做功的現象。

　　研究成果創新性地運用生物分子馬達的能量轉化，實現了對超分子膠體馬達動力單元的動態調控，印證了由生物分子機器驅動更大尺度機器的可能性，為遊動納米機器人仿生設計提供了全新的思路，也為未來細胞的能量代謝主動調控實現疾病的精準診療提供了新途徑。

　　哈爾濱工業大學醫學與健康學院吳英傑副教授、賀強教授和國科溫州研究院巫浩副研究員為論文通訊作者。賀強課題組博士研究生劉君為論文第一作者，博士研究生李月和國科溫州研究院楊玲研究員參與論文研究工作。

　　本研究獲得國家自然科學基金重大項目和國家重點研發課題的支持。