碳纳米管创造人工细胞膜通道 有望实现精确治疗

据科学日报报道，近日由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家带领的科研小组创造了一个包含短碳纳米管的离子通道，后者可以被插入合成磷脂双分子层或者活的细胞膜以形成小的孔，用于传输水、质子、小型离子和DNA。

这些碳纳米管“膜孔蛋白”对于未来健康保健和生物工程具有重要的启示意义。碳纳米管最终将用于将药物传输至体内，可以作为新型生物传感器和DNA测序应用的基础，且可以被用于合成细胞的组成部分。

一直以来研究人员都对研发生物细胞膜通道的人工合成类似物非常感兴趣，这些人工合成物或可以复制传输粒子和分子的高效率和极度选择性，后者常见于自然系统里。然而，这些努力总会面临人工合成学里的一些问题，科学家们似乎永远无法完全模拟生物蛋白质的性能。

一般来说服用的药片会被身体缓慢吸收然后运输至身体各处，但碳纳米管有所不同，它能够确定一个需要治疗的精确区域而不会伤害周围的其它器官。“很多治疗一个器官疾病的高效药物会对其它器官产生毒性，” 带领进行这些研究的文章首席作者、劳伦斯利弗莫尔国家实验室的生物物理学家亚历山大 诺伊（Aleksandr Noy）这样说道。“这便是为什么将药物传输至身体特定区域并只在那里释放是更好的疗法。”这项研究被发表在10月30日的期刊《自然》上。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究小组与劳伦斯伯克利国家实验室分子材料部、美国加州大学默塞德分校和伯克利分校、西班牙巴斯克国家大学的同事利用碳纳米管创造了一个更高效、生物相容的膜孔通道，碳纳米管是一个类似吸管的分子，它包含一个卷起的石墨烯薄膜。

这项研究显示尽管碳纳米管结构相对简单，但碳纳米管膜孔蛋白具有天然离子通道的很多特征行为：它们能够自发的插入细胞膜，可以在亚稳电导态之间切换，且表现出典型的高分子引发的阻碍特性。研究小组还发现，与在生物通道里的情况相似，本地通道和细胞膜带电也可以控制碳纳米管膜孔蛋白的离子导电性和离子选择性。

“我们发现这些纳米孔是研发细胞界面、研究生物通道里的传输以及创造生物传感器的非常有前景的仿生平台，”诺伊说道。“我们正在思考碳纳米管膜孔蛋白或可能是第一个多功能的人造纳米孔，它可以在生物和材料科学领域产生广泛的应用。”

“总而言之，我们的发现确定了碳纳米管膜孔蛋白是合成膜通道非常有前景的原型，这些合成膜面对生物和化学挑战具有内在的坚固性，同时具有卓越的生物兼容性，这对于生物纳米流体和细胞界面应用具有宝贵的价值。”研究第一合作作者、博士后研究员贾更（Jia Geng）这样说道。

另一名研究合作者、博士后研究员金庆勋（Kyunghoon Kim）补充说道：“我们还期望可以修改碳纳米管膜孔蛋白的合成‘大门’，从而极大的改变它们的选择性，开启它们在人造合成细胞、药物传递和生物传感方面的新可能性。”其它研究作者还包括劳伦斯利弗莫尔国家实验室的拉米亚 土努古塔拉（ Ramya Tunuguntla）、康雷祖（Kang Rae Cho）、达雅纳拉 穆尼奥斯（Dayannara Munoz ）和莫里斯 王（Morris Wang）。

hz-0982P phospho-NFKB p65 (pSer536) peptide  磷酸化细胞核因子/磷酸化k基因结合核因子抗原

hz-1194P NF-KapBp50(p50 NF-kappa B;p50NFKB)  细胞核因子50/κ基因结合核因子50抗原

hz-0922P NGN3(neurogenin 3; Neurog3)  神经元素3抗原

hz-1065P NGX6 (nasopharyngeal carcinoma/NPC associated gene 6)  鼻咽癌细胞相关基因6（多肽）

hz-2012P NIT2 (nitrilase family, mhzber 2)  NIT2蛋白抗原

hz-0069P NKA(Neurokinin A)  神经激肽A抗原

hz-2411P NKG2A/CD159a/KLRC1  NK细胞受体2A/自然杀伤细胞活化性受体2A抗原

hz-0938P NKG2D(natural killer cell group 2D)  NK细胞受体/自然杀伤细胞活化性受体

hz-0688P Nm23(NDP Kinase A,NDPKA)  肿瘤转移抑制基因抗原

hz-1066P Nm23-H1 (nucleoside dIPhosphatase kinase A)  肿瘤抑制基因抗原

hz-1315P Nogo-B/A  轴索过度生长抑制因子-B/A抗原

hz-2072P NOS-2 peptide  一氧化氮合成酶-2多肽抗原

hz-1335P Notch1/MOTC(Neurogenic locus notch homolog protein 1)  跨膜受体蛋白Notch-1抗原

hz-1537P NADPH peptide  还原型辅酶Ⅱ抗原

hz-1069P proCNP/NPPC (pro-natriuretic peptide)  促尿钠排泄肽前体C抗原

hz-0937P NPY2R(Neuropeptide Y Receptor Type 2)  神经肽Y受体2（多肽）

hz-1070P NPY1R (neuropeptide Y1 receptor)  神经肽Y1受体抗原

hz-2184P NQO1(NAD(P)H:quinone oxidoreductase l)  醌氧化还原酶抗原

hz-1068P NR1/NMDAR1(N-Methyl-d-Asprtate receptor 1)  谷氨酸受体1（多肽）

hz-2030P NR1/NMDAR1/GLUR1(N-Methyl-d-Asprtate receptor 1)  谷氨酸受体1抗原

hz-2175P NR1/NMDAR1  谷氨酸受体1

hz-1067P NR2C/NMDAR2C(N-Methyl-d-Asprtate receptor 2C)  谷氨酸受体2C（多肽）

hz-1146P N-ras  原癌基因抗原

hz-1074P Nrf2 peptide  核因子2相关因子2抗原

hz-1342P NRF-1(nuclear respiratory factor-1)  核呼吸因子-1抗原

hz-1027P NSE (neuron specific enolase)  神经元特异性烯醇化酶抗原

hz-1958P NTCP(Na+/taurocholate Cotransporting Polypeptide)  钠离子/牛磺胆酸共转运蛋白抗原

hz-1375P Ghrelin 28  脑肠肽28

hz-1495P OCLN(Occluding)  咬合蛋白抗原

hz-1111P Oct-4(Octamer-4)  胚胎干细胞关键蛋白抗原

hz-1294P ODC(Ornithine decarboxylase)  鸟氨酸脱羧酶抗原

hz-2086P ompF(putative outer mhzbrane porin F protein)  小肠结肠炎耶尔森氏菌膜通道蛋白抗原

hz-2173P OLFM1 peptide  嗅球蛋白1多肽抗原

hz-1181P ORX-A(orexin-A)  增食欲素-A/欲激素A抗原

hz-1314P OTR(oxytocin receptor)  缩宫素受体

hz-1095P OXR (Orexin receptor)  食欲素受体(多肽)

hz-1483P P2P-R/RBBP6(proliferation potential protein related)  增殖潜能相关蛋白抗原

hz-0534P P19ARF  p19ARF抑癌基因抗原