弗莱堡大学 暴露在光线下会释放出三磷酸腺苷分子
它为一种酶(蓝色)提供能量，这种酶将脱氧核糖核酸构件连接成一条链
另一种酶(绿色)在这些结合位点分离链，从而使链动态伸长和缩短
荣誉:迈克尔·罗斯勒 在自治系统和材料的发展中，由化学反应网络控制的自组装分子结构越来越重要
然而，缺乏简单的外部机制来确保这些反应网络的组件能够以受控的方式被激活
由教授领导的研究小组
医生
安德烈·华安和教授
医生
来自卓越生命、适应性和能量自主材料系统集群的亨宁·杰森和来自弗莱堡大学大分子化学研究所的邓婕首次展示了如何使用光反应光开关来激活和控制自我组装的基于DNA的结构的各个组成部分
研究人员已经在《天使化学》杂志上发表了他们的结果
利用微管等生物模型，研究人员正在开发自组装结构
微管是在植物、动物和人类细胞中形成动态支架结构的蛋白质复合物
它们的自组装结构意味着微管同时不断形成和降解
这使得脚手架可以很容易地适应变化的情况，并通过重新排列积木对刺激做出快速反应
这些过程是由能量的不断耗散所驱动的，即
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能量的转换，生物体通过反馈机制进行调节
自主作用材料的结构，如那些由李维马特卓越集团的科学家开发的结构，在未来也应该具有类似的适应性
这可以通过系统来实现，在该系统中，发生能量激活和去激活，导致构件的结构形成和退化
在他们的工作中，弗赖堡的研究人员将能量供应商三磷酸腺苷(ATP)添加到这样一个系统的DNA构建块中
科学家已经在三磷酸腺苷的一侧安装了分子光开关
当受到特定的辐射时，它们对光产生反应，并释放出作为系统有效燃料分子的三磷酸腺苷
对光开关的控制受光波长、照射持续时间和光强的影响
三磷酸腺苷的特异性激活反过来触发了一个过程:一种酶关闭了一个由脱氧核糖核酸单体形成更长链的键
另一种酶可以识别和切割特定位置的脱氧核糖核酸，并再次切割结合位点
这导致积木的同时形成和退化
在这个过程中，单个的脱氧核糖核酸构件结合形成一种聚合物
“我们的长期目标是利用生物燃料三磷酸腺苷开发合成材料，至少模糊生物和死亡物质之间的界限，”安德烈·华安解释说
“如果我们能够使用ATP作为燃料，并将化学能转化为功，我们就可以设计出下一代能够主动改变并真正与人体相互作用的植入材料
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