一项新的研究揭示了生命系统内纳米机器领域的一个重要发现。来自耶路撒冷希伯来大学的Sason Shaik教授和来自希夫纳达尔大学的Kshatresh Dutta Dubey博士对细胞色素P450 (cyp450)酶进行了分子动力学模拟，揭示了这些酶具有独特的软机器人特性。
细胞色素P450 (cyp450)是存在于生物体中的酶，在各种生物过程中起着至关重要的作用，特别是在药物和异种生物的代谢中。研究人员的模拟表明，cyp450拥有第四个维度——感知和响应刺激的能力，使它们成为“生物”中的软机器人纳米机器。
在这些酶的催化循环中，一种被称为底物的分子与酶结合。这导致了一个被称为氧化的过程。这种酶的结构有一个有限的空间，使它可以像传感器和软体机器人一样发挥作用。
它通过弱相互作用与基质相互作用，比如软冲击。这些相互作用传递能量，导致酶的部分和它内部的分子移动。这种运动最终会产生一种叫做氧化铁的特殊物质，这种物质使酶能够氧化各种不同的物质。
从这些分子动力学模拟中得出的关键结论是，cyp450的催化循环是复杂的，但遵循一个逻辑顺序。酶的有限空间，战略性的残基放置和通道使其成为底物的敏感传感器，其自身的血红素变化等活动部位的信息转移。这sensing-response能力创造了一个具有第四维感知能力的软体机器人，这是以前在常规3D物质中看不到的。
“我们发现cyp450在‘生物’中扮演着软体机器人的角色，表现出非凡的感知和反应能力。这是一个令人兴奋的发现，我们相信类似的软冲击线索的机械转导机制可能在自然界的其他软机器人机器中起作用，”主要研究人员之一的Sason Shaik教授说。
这一发现为软机器人研究开辟了新的途径，因为4D材料在外部触发因素的驱动下正变得越来越重要。这些材料，如通过3D打印生产的水凝胶，在感知和诱导变化的能力上类似于酶。这一发现的意义超出了生物学和化学领域，可能是一场革命包括人工智能设计和自进化聚合物/凝胶合成等领域。
该研究的联合研究员Kshatresh Dutta Dubey博士补充说:“我们正在进入一个令人兴奋的化学时代，在这个时代，软机器人和纳米机器的智能设计可以带来前所未有的进步。未来可能会出现自我进化的聚合物和能够随意合成新分子的永久纳米机器。”
科学家们认为，软机器人语言和机器编程的整合可以加速4D材料的发展，并释放软机器人的全部潜力。
这篇论文发表在杂志上化学发展趋势．
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