媲美變色龍的奈米保護色
- 上線日期：2009/5/27 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
某些魚類能透過改變顏色融入背景中，藉此保護自己。美國Sandia國家實驗室的的科學家證明，理論上他們也能合成像魚兒般變色的材料。該實驗室的George Bachand表示，這項研究最終的目標是製作出不需外部動力就能與各種環境融合的偽裝服，相同效應也能用來製造自動變色以達到不同視覺效果的時髦服飾。
當魚類變色時，運動蛋白(motor proteins)沿著細胞的微管骨架移動，導致它們攜帶的皮膚色素結晶聚集或分散，換言之，重新排列其顏色顯示。不論是生物或實驗室要造成變色，都是藉由細胞中的腺嘌呤核甘三磷酸(ATP)分解來提供能量，其中約有一半為運動蛋白所吸收。
Bachand的小組控制運動蛋白移動或停止的方法，比大自然複雜的發訊網路還要簡單。他們在運動蛋白的結構中嵌入鋅離子，鋅離子的結合會讓運動蛋白停止活動，以化學藥劑移除鋅離子，可使蛋白再度作用，過程不僅受控制，甚至還可逆。這種透過開關來控制蛋白質活性的作法，與過去利用燃料(即ATP)供應多寡的控制方式大異其趣。
Sandia團隊先將運動蛋白的尾端嵌入載玻片上的蛋白質改造層中，使其豎立起來，然後讓自由排列微管隨著運動蛋白搖擺的\\"手"沿路傳遞，就像搖滾演唱會中的人體衝浪(crowd surfer)。微管預先包覆了硒化鎘(CdSe)量子點，量子點會發出與其吸收波長不同的光，且發光波長取決於量子點的大小，這點有別於生物系統只單純反射光。
當運動蛋白傳送的微管碰撞時，它們會像電話線纏繞在一起，最後形成直徑約5 μm的穩定環形物，附著的量子點則產生一系列頻率的光。一旦環因張力而破裂，鄰近的運動蛋白會拖開碎片，直到環狀物完全瓦解。微管形成環與分解這兩種狀態都可以控制，而且是可逆的。因此，這些量子點可以在光學上擠在一塊兒或分散開來，造成視覺上的顏色變化。
Bachand表示上述整個過程模彷魚類，理論上應該可以造成顏色改變，而背後的原理則提供了新的基礎，讓材料科學家得以研發更接近真實世界的應用。詳見Biotechnology and Bioengineering 100, p.478 (2009)。
原始網站: http://www.physorg.com/news159198454.html
譯者:劉怡萱(逢甲大學光電學系)
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