你怎麼還不結婚？納米顆粒都結婚生子了……

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地點在實驗室某個角落

時間在午夜時刻

勤勞的人常在這裡出沒

交換各種結果

納米顆粒靜靜游在燒瓶里

它們似乎只能沉默

我猜它們的愛情從未開啟

不言不語 比殉情更折磨

……

然而然而，它們卻交談甚歡！甚至還「結了婚」！甚至……甚至……甚至生了一堆「寶寶」！（單身汪表示受到了9999點的暴擊傷害……）

到底發生了什麼？

故事還要從最近這篇發表在Nature Communications上的文章講起。文章作者通訊作者系西班牙瓦倫西亞理工大學Ramón Martínez-Má?ez教授和馬德里康普頓斯大學化學系Reynaldo Villalonga教授，文章的主角是兩種由一個介孔硅納米顆粒（MS）和一個金納米顆粒（GNP）組成的「雙面神納米顆粒（Janus Nanoparticle，JNP）」：S1gal和S2gox。S1gal和S2gox的主體均由一個MS和一個GNP組成，其中S1gal的GNP上接枝有β-半乳糖苷酶（β-Gal），MS的孔中包含[Ru(bpy)3]2+，並在表面通過二硫鍵鍵合β-環糊精（β-CD）對孔進行密封，將[Ru(bpy)3]2+封在孔中；S2gox的GNP上則接枝了葡萄糖氧化酶（GOx），MS中包封N-乙醯-L-半胱氨酸，表面鍵合有苯並咪唑（pKa= 5.5），通過苯並咪唑與β-CD之間的超分子相互作用對孔進行密封，在低pH條件下苯並咪唑的質子化可以破壞這種相互作用，使β-CD脫落而解封。

也就是這兩個S1gal和S2gox「結了婚」，生了一堆「寶寶」——[Ru(bpy)3]2+。

圖1. MS（a）和JNP（b）的TEM表徵。圖片來源：Nat. Commun.

那麼，它們是如何「結婚生子」的呢？

事實上，它們能結婚生子還得感謝「大媒婆」——乳糖。乳糖為了成全這兩個JNP的好事兒，還不惜犧牲自己，實在是不可替代、功不可沒啊！

當乳糖出現在含有S1gal和S2gox的pH=7.5的溶液中時，S1gal上的β-Gal會水解乳糖生成半乳糖和葡萄糖；隨後葡萄糖會被GOx氧化生成乳糖酸（pKa= 3.6），乳糖酸會降低溶液局部的pH值；當pH值降低至低於5.5時，苯並咪唑質子化，進而破壞苯並咪唑與β-CD之間的相互作用；隨後β-CD脫離S2gox，N-乙醯-L-半胱氨酸得以釋放；N-乙醯-L-半胱氨酸破壞S1gal上的二硫鍵，HS-β-CD脫離S1gal；S1gal上的MS孔被解封，[Ru(bpy)3]2+安全「出生」！

圖2. S1gal和S2gox「結婚生子」的過程示意圖。圖片來源：Nat. Commun.

從下圖可以發現乳糖這個「大媒婆」在的時候，S1gal和S2gox「生寶寶」的速度快得不行，而當它不在的時候，S1gal和S2gox就交流無望了，更不用說「結婚生子」了。

圖3. 含有S1gal和S2gox、pH=7.5的溶液中存在（紅色線條）和不存在（黑色線條）乳糖時[Ru(bpy)3]2+的釋放速度。圖片來源：Nat. Commun.

不僅如此，乳糖這個「大媒婆」還是不可取代的。當換成麥芽糖或乳果糖時，嘿嘿，S1gal和S2gox怎麼都沒辦法交流，更沒辦法「生猴子」。

圍觀的諸位找媒婆說親的時候可得找對人，不然親事可能就黃了……

圖4. 乳糖的特異性。圖片來源：Nat. Commun.

當然咯，要想找到合適的另一半，光有一個能說會道的媒婆還是不夠的，最最重要的，是你們要有緣分。

當不含β-Gal的S1和S2gox、S1gal和不含GOx的S2、S1gal和不含N-乙醯-L-半胱氨酸的S2blank、不含β-Gal的S1和不含GOx的S2在一起時，就算是乳糖上門介紹也是沒有用滴！而人家S1gal和S2gox就不同了：郎才女貌不說，二者皆有「內涵」，乳糖這一出現，二者不拍即合，立馬你儂我儂，啪啪啪生猴子去了……

圖5. S1和S2gox（藍）、S1gal和S2（綠）、S1gal和S2blank（灰）、S1和S2（紫）及S1gal和S2gox（紅）在乳糖存在的條件下釋放[Ru(bpy)3]2+的情況。圖片來源：Nat. Commun.

所以，諸位黃金單身汪可要記住了：緣分是最根本滴，莫要強求；同時，真正靠譜的媒人也是不能少滴。（多說一句，當下找對象不少人用婚戀網站，但要留個心眼，騙子實在太多了。聊一兩天就要你發紅包、借錢，十有八九不是正經人，別以為你學歷高形象好他們就不敢騙你）

最後，言歸正傳，這篇文章到底有什麼應用前景？

本文實際上是設計了一種基於JNP的可相互交流信息的納米器件。作為概念驗證性研究，這項研究展示了首個可以在外界刺激源作用下相互交換信息觸發信號傳遞的人工納米體系。它涉及一個刺激源和兩個酶解反應，同時巧妙地利用了苯並咪唑與β-CD之間相互作用的pH敏感性。作為一個範例，它將推進單分子識別及其解碼等相關領域的發展，也將促進更複雜先進的納米器件之間信息傳遞研究的發展。

Interactive models of communication at the nanoscale using nanoparticles that talk to one another

Nat. Commun.,2017,8, 15511, DOI: 10.1038/ncomms15511

（本文由瀚海供稿）

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