自然界在細胞尺度上實現運動的最佳策略之一涉及強大的分子馬達：複雜的分子，可以將化學能轉化為機械能，以完成諸如在細胞內運輸元件、收縮肌肉纖維和剪斷DNA鏈等任務。
自1999年以來，化學家一直在設計合成分子，這些分子在光或化學刺激下可以360度旋轉。 這些單功能馬達可以在表面產生力，將貨物輸送到感測器併為奈米級裝置供電。 但是，當將它們放置在不透明的生物組織中時，研究人員無法輕易控制或追蹤它們。
一項新設計的分子馬達透過在受到不同波長光照射時在旋轉和熒光之間切換來應對這兩項挑戰，根據科學進展雜誌上發表的一項研究。“很少有化合物對光表現出兩種不同的反應，這是第一個表現出這種特性的馬達，”荷蘭格羅寧根大學的光譜學家、這項新研究的合著者馬克西姆·普舍尼奇尼科夫 (Maxim Pshenichnikov) 說。
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普舍尼奇尼科夫和他的同事在格羅寧根大學有機化學家和2016年諾貝爾化學獎獲得者本·費林加 (Ben Feringa)的指導下，透過將一種名為三苯胺的化學物質連線到基本分子馬達上，創造了這種雙功能分子。 這使得馬達能夠以不同的方式響應不同的光能。 低能量的光給馬達提供足夠的動力來旋轉，而高能量的光則過度激發它，導致它透過發射光子來釋放多餘的能量：它會發出熒光。 此外，與典型的由組織損傷性紫外線驅動的分子馬達不同，這種新化合物對紅外線的色調作出反應，紅外線可以更深入地穿透皮膚而不會造成損傷。
像這樣的馬達可以幫助需要精確定位的應用。 例如，熒光馬達可以與不同的細胞結構相互作用並亮起以進行跟蹤，同時遞送和啟用藥物。“如果我們真的可以追蹤馬達在細胞中的運動，並將其用於機械干預、[藥物]遞送和檢測，那將是多麼酷？”費林加說。
紐約城市大學的化學家薩爾瑪·卡西姆 (Salma Kassem) 沒有參與這項研究，她說這項設計是邁向光碟機動藥理學的重要一步：“在不讓兩種屬性相互干擾的情況下，將自我報告和功能性結合在一個小分子中是具有挑戰性的。 這項工作以一種簡單而優雅的方式實現了角色分離。”
研究人員打算將這項技術應用於具有生物功能的馬達，例如與某些細胞受體結合。 然後，他們將在活細胞或組織中測試其效能。 該研究的主要作者、洛桑瑞士聯邦理工學院的有機化學家盧卡斯·普費弗 (Lukas Pfeifer) 表示，這項技術的成功“讓我看到了希望，我們可以輕鬆地將其轉移到用不同化合物製成的馬達上。”