從理論上講，建造一個(gè)納米設(shè)備并非完全不同于建造其它的設(shè)備，工程師第一步設(shè)計(jì)出必需的部件，然后再?zèng)Q定如何將它們組裝起來實(shí)現(xiàn)既定功能。然而，建造納米設(shè)備的最大困難是必須在這個(gè)尺度內(nèi)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。幸運(yùn)的是，進(jìn)化成功地解決了無數(shù)的工程挑戰(zhàn)，科學(xué)家在蛋白質(zhì)的世界里總能發(fā)現(xiàn)給人靈感的自然設(shè)計(jì)。
荷蘭哥尼根大學(xué)和BiOMaDe技術(shù)中心的研究人員展示了這種方法的力量。Ben Feringa解釋說，MscL是大腸桿菌上的一種膜蛋白，它屬于控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的管道，在光的作用下它會(huì)可逆轉(zhuǎn)地開或關(guān)，在自然的系統(tǒng)里，這就是一種安全閥。他說：“它能防止細(xì)胞爆裂，如果細(xì)胞內(nèi)的壓力過大，通道的小孔就會(huì)張開3個(gè)納米，許多東西就會(huì)流出去。因此，它是一個(gè)非常好的通道，能自動(dòng)張開的、理想的狀態(tài)能控制它的開和關(guān)。”
通常情況下，MscL因疏水作用總是緊閉的。但是，如果有相當(dāng)?shù)呢?fù)荷，MscL的小孔就會(huì)被迫一直張開，直到負(fù)荷消失。Feringa和同事設(shè)計(jì)了一種可逆轉(zhuǎn)的光開關(guān)，在紫外光的作用下會(huì)充電，而在可見光的作用下會(huì)放電。這種開關(guān)附著在MscL單體的特殊部位，經(jīng)過改造的蛋白質(zhì)被送進(jìn)合成膜。實(shí)驗(yàn)確證，紫外光能誘導(dǎo)通道的張開，直至在可見光的作用下重新合上。在第二輪的實(shí)驗(yàn)中，研究人員將經(jīng)過改造的MscL注入微脂質(zhì)體內(nèi)，脂質(zhì)體內(nèi)含有熒光染劑，實(shí)驗(yàn)顯示，除了少量的泄漏以外，光能有效地調(diào)節(jié)脂質(zhì)體內(nèi)的熒光染劑的釋放。
這只是一個(gè)最初的發(fā)現(xiàn)，研究人員們正在改進(jìn)這種方法，他們希望這種技術(shù)能應(yīng)用于可控的藥物輸送上。Feringa有更遠(yuǎn)大的目標(biāo)，他預(yù)見了這些微型設(shè)備的巨大功能，并相信它們能夠成為精密納米設(shè)備的基本構(gòu)件。他說：“在納米技術(shù)領(lǐng)域，我們很少知道如何整合零件、如何組裝它們并讓它們恰當(dāng)?shù)毓ぷ鳌！薄爱?dāng)基本原理被證明后，新的挑戰(zhàn)就是看看如何將這種納米閥與部分納米流體通道結(jié)合起來，行使閥門的功能。”
