生物体内纳米机器的发现细胞色素P450被释放为活体软机器人

研究揭示了生命系统内纳米机器领域的一项重要发现。耶路撒冷希伯来大学的 Sason Shaik 教授和 Shiv Nadar 大学的 Kshatresh Dutta Dubey 博士对细胞色素 P450 (CYP450s) 酶进行了分子动力学模拟，揭示了这些酶表现出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，在各种生物过程中发挥着至关重要的作用，特别是在药物和外源物质的代谢中。研究人员的模拟表明，CYP450 拥有第四维——感知和响应刺激的能力，使它们成为“生命体”中的软机器人纳米机器。

在这些酶的催化循环中，一种称为底物的分子与酶结合。这导致了一个称为氧化的过程。这种酶的结构具有有限的空间，使其能够像传感器和软机器人一样发挥作用。它通过弱相互作用(如软冲击)与基材相互作用。这些相互作用传递能量，导致部分酶及其内部的分子移动。这种运动最终产生一种称为氧化铁物种的特殊物质，它可以帮助酶氧化各种不同的物质。

这些分子动力学模拟的关键结论是 CYP450 的催化循环很复杂，但遵循逻辑顺序。该酶的有限空间、策略残基位置和通道使其成为底物、其自身血红素变化和活性位点构象变化的敏感传感器。这种传感响应能力创造了一个具有第四维传感功能的软机器人，这在常规 3D 物质中是前所未见的。

“我们发现 CYP450 在‘生命体’中充当软机器人机器，表现出卓越的感知和响应行动能力。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传导机制可能会“在自然界中的其他软机器人机器中工作，”主要研究人员之一Sason Shaik 教授说道。

随着 4D 材料在外部触发因素的推动下变得越来越重要，这些发现为软体机器人研究开辟了新途径。这些材料(例如通过 3D 打印生产的水凝胶)在感知和诱导变化的能力方面类似于酶。这一发现的影响超出了生物学和化学领域，可能会彻底改变人工智能设计和自我进化聚合物/凝胶合成等领域。

该研究的共同研究员Kshatresh Dutta Dubey 博士补充道：“我们正在进入一个激动人心的化学时代，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。未来可能会见证自我进化的创造聚合物和能够随意合成新分子的永久纳米机器。”

科学家们相信，软机器人语言和机器编程的集成可以加速 4D 材料的开发进展，并释放软机器人的全部潜力。