本报讯（记者孙丹宁）近日，哈尔滨工业大学教授贺强、吴英杰团队从自然界旋转分子马达驱动的细菌中汲取灵感，研发出光合磷酸化纳米机器人。该纳米机器人通过旋转生物分子马达ATP合酶的能量转化过程，实现光驱动的可编程运动，在动物活体模型中主动迁移至心肌损伤区域，显著提高胞内ATP水平，有效重建了局部代谢功能。相关成果发表于《美国化学会志》。
心肌损伤是由心肌梗死、心肌炎、心肌病等心血管疾病导致的心肌细胞受损甚至坏死的表现。恢复和维持细胞的能量代谢是修复受损心肌细胞功能的关键，也是治疗心血管疾病的重要策略。当前临床采用静脉注射ATP的给药途径，但ATP在体内易分解、易诱发炎症反应、难以进入细胞内部。因此，如何实现ATP的靶向递送或在病灶部位的原位合成，已成为心血管疾病精准治疗的技术难题。
针对这一挑战，研究团队运用自然界最小的旋转生物分子马达——ATP合酶作为驱动引擎，构建了一种兼具定向迁移和能量分子ATP供给功能的磷酸化纳米机器人。该纳米机器人基于可控分子自组装原理，运用天然类囊体与卵磷脂囊泡共挤出过程中发生的相分离，促使ATP合酶非对称嵌入纳米机器人膜表面。这种设计保留了天然类囊体膜的光吸收系统，使纳米机器人能够吸收光能并转化为腔内质子势能，从而驱动ATP合酶旋转，触发光合磷酸化反应合成ATP能量分子。同时，磷酸化纳米机器人在光照下表现出显著增强的平动扩散效率，最高增幅达89%。在梯度光场的作用下，磷酸化纳米机器人展现出类细菌的自适应性趋光行为，具备高度可编程性与靶向性。
该自供能、自导航的磷酸化纳米机器人系统，为心血管疾病及其他能量代谢紊乱引起的相关病症精准治疗提供了新策略。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1021/jacs.5c05904