纳米尺寸的生物分子马达具有很多独特的优势，如对微米级或纳米级的多组分材料的可控操纵;能够以很高的速度负载比其本身重几千倍的物质;可以把ATP水解能直接转化为机械能，不需要中间形式如热能和电能，并且转化率达到了50％等等。随着纳米技术的飞速发展，生物分子马达在构筑微米级和纳米级新功能材料及器件等方面取得了很大的进展，并被广泛应用在物质运输、生物传感和表面形貌研究等领域中。　　本论文是基于仿生体系分子组装的思路，将线性生物分子马达驱动蛋白与层层组装的纳米管/微球共组装，设计和构筑了基于驱动蛋白—微管体系的分子马达—微纳米材料杂化体系，并研究了驱动蛋白—微管体系中微管运动方向和运动“开关”的有效控制及其在纳米器件研究领域的潜在应用价值。　　第一，微管是由普通微管蛋白单体、荧光标记的微管蛋白单体和生物素标记的微管蛋白单体按1∶1∶1的比例体外聚合而成的。通过调控聚合条件，成功地聚合出平均长度为几十微米，荧光信号较强的微管。将C端组氨酸标记的驱动蛋白质粒在大肠杆菌Escherichia coli中表达，并用镍—氨基三乙酸琼脂糖树脂(nickel-nitrilotriacetic acid agarose resin)柱提纯得到了驱动蛋白。在此基础上，通过滑动试验研究了微管和驱动蛋白的生物活性。本部分工作为后续构筑基于驱动蛋白—微管运输体系的仿生纳米器件奠定了基础。　　第二，微管运动方向的控制:利用层层组装技术制备线性纳米管，以组装的纳米管为轨道，引导微管的单向线性运动。我们以聚碳酸酯(PC)为模板，聚烯丙基氯化铵(PAH)和聚苯乙烯磺酸钠(DSS)为组装壁材，制备了尺寸均匀，末端开口，且分散性良好的纳米管。这些纳米管的内壁被Ni-NTA复合物功能化，可以特异的与驱动蛋白含组氨酸标签的尾部作用，而不影响驱动蛋白与微管作用的头部，这样被固定在纳米管内壁的驱动蛋白就可以最大限度的保持其生物活性，发挥其马达功能。做无规运动的微管进入纳米管后，可以在纳米管内壁固定的驱动蛋白牵引下沿着纳米管的内壁做单向线性运动。本体系在纳米货物的运输与分离等方面有重要的应用前景，并对提高基于驱动蛋白—微管生物体系的纳米器件的工作效率具有很高的参考价值。　　第三，微管运动的“开关”控制:以多孔CaCO3微球为ATP载体，利用CaCO3微球的酸可降解性实现ATP的酸响应释放，为驱动蛋白—微管系统供能。体外重构驱动蛋白—微管体系时，需要向运动分析液中加入的葡萄糖氧化酶—过氧化氢酶—葡萄糖混合物，该混合物偶联反应的终产物是葡萄糖酸，可以降解体系中负载ATP的CaCO3微球，刺激ATP分子由CaCO3微球向环境释放，从而活化驱动蛋白，启动微管的运动，实现驱动蛋白—微管体系的自供能运动，同时还可减少外源刺激对生物马达系统的活性损害。该体系为进一步制备基于驱动蛋白—微管体系的复杂纳米器件提供了参考方法。