此項研究是以色列理工學院(Technion)化學系Ehud Keinan教授、Ephrath Solel博士與臺大詹益慈教授指導的研究團隊的共同合作,這項以自然病毒的化學行為為奠基的研究已發表在自然通訊(Nature Communications)期刊。
球形物體在自然界普遍存在,無論是在無生命或有生命的世界。這些球體通常是由十二個正五邊形所組成。這樣的例子包括巴克球(碳60分子)、球形病毒及人造的球狀結構類似如足球和圓頂建築。
自然界中的球形病毒運用這樣的對稱性構建自身外徑約15至500奈米大小的殼體。根據Keinan教授的說法這些殼體在適當的條件下從它們自身的的組分自發組合,並在其他條件下分解,從而實現病毒生命週期。我們從二十面體的病毒衣殼學到了重要的課題,包括表面積與體積比的關係以及基於亞基之對稱組合的基因效率。這些病毒的外殼給了我們做出人造球體的寶貴知識。
仿球體的化學物在各個領域皆有應用的空間,例如包裝、藥物或其他敏感物質的輸送、合成尺寸一致的奈米顆粒、控制不同物質的化學活性、化學分析、催化、分子結構及基於仿自然病毒之合成抗原的安全免疫。
2007年台以研究團隊部分成員提出了以化學合成製造球型殼體的大方向。在實驗室中製作正五邊形的人造片,並根據各種化學機制將這些人造片組合成一個球,就像組合足球的過程。這個原理看似簡單,但於實際操作上卻困難重重,導致不僅僅是Technion和台大的團隊,包括其他團隊在過去這12年來都屢屢失敗。
最後Technion和台大的研究團隊成功地實現這個方法,他們在實驗室裡製作了類似淺碟的正五角形分子片。12個這樣的五角片和30個鎘離子的自發組合形成了一個外徑為6奈米、殼厚度為1奈米的球形籠。成功之後,研究人員現正計劃生產具有不同化學成分的球體供不同領域使用,包括免疫應用、藥物釋放控制、分子結構及太陽能利用等。
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資料來源:https://www.technion.ac.il/en/2019/08/artificial-viruses/