根据在美国细胞生物学学会（ASCB）第47届年会上公布的一项研究（Coupled Metabolic Reaction on a Chip: A Step Toward Energy Production on Implantable Medical Devices），为精子长距离游动提供能量的生物途径可能用于纳米技术装置，药物释放或者在人体内执行机械功能。

 

康奈尔大学的Baker动物卫生研究所的科学家进行的这项研究可能是首次证明了多步生物途径如何能够在人造装置中组合起来并执行功能。

 

哺乳动物的精子需要把能量传递给瘦长的鞭状尾部，为它们的游动提供动力。精子是部分通过在现场产生能量的方式解决这一难题的，它修改了糖酵解使用的酶，从而让这些酶可以附着在精子尾部大部分长度的固体结构上。在这个安全的位置上，糖酵解酶把糖变成了三磷酸腺苷（ATP），为精子整个摆动的尾部提供能量。

 

康奈尔大学兽医科学学院的Chinatsu Mukai、Alex Travis和其他同事研究了糖酵解途径的最初几个步骤，以便发现他们是否可以把它从薄的、覆盖在精子尾部的“纤维鞘”上转移到一种固体无机物——镍-NTA（氮川三乙酸）芯片的上面。

 

首先，这组科学家把己糖激酶——糖酵解过程所使用的第一个酶——针对精子的部位替换成可以与特殊的金表面结合的标记。即便被固定住之后，这种酶仍然能起作用。下一步，他们把糖酵解途径的第二种酶——葡萄糖-6-磷酸异构酶也作了标记。在被固定住之后，这种酶也仍然具有活性。附着在同一个支撑物上的这些酶会顺序地起作用，第一个反应的产物成为了第二个反应的底物。

 

Mukai和Travis说，这只是在无机支撑物上复制了整个糖酵解途径的最初几步。Mukai和Travis认为他们的研究在原理上验证了精子糖酵解途径的组织可能为纳米装置现场制造ATP的问题提供一个天然的工程解决方案。