合成分子马达要想与天然的马达蛋白比肩，还有很长的路要走。完全人工制造它们真的有意义吗？有没有可能调整现有的马达蛋白并与其他纳米技术相结合呢？一些研究人员已经将马达蛋白从细胞中分离出来，并用化学手段修饰它们，使它们能够完成新的任务。
1997年，普林斯顿大学的斯坦尼斯拉斯·莱布勒和同事们从马达驱动蛋白出发做出一种器件，能够将微管排列成有组织的模式。他们用化学手段将四个驱动蛋白连接起来，形成的组合体很像带四条腿的生物。将其与微管混合在一起，并加入ATP，这些驱动蛋白组合体就会一个接一个地拉动微管，最终形成星状结构（如图31），非常像细胞分裂第一阶段所形成的结构（参见第65页）。
图31 对蛋白质进行修饰，制成半合成分子马达，可诱导微管组成星状结构
在西雅图的华盛顿大学，维奥拉·沃格尔和同事们利用驱动蛋白成功地在表面上朝选定方向推动微管。他们在表面上施以聚四氟乙烯涂层（PTFE）—— 一种不粘涂层，更通俗的名字是特氟龙——再将驱动蛋白分子附着于表面上。涂层是通过摩擦一块PTFE施加上的，于是在摩擦时，聚合物膜就沿摩擦方向形成了凹槽和凸脊的条纹结构。聚合物长链的方向应当与这些凸脊的方向平行。驱动蛋白分子就倾向于附着在这些凸脊上，也就是说它们会排成定向的列状。当微管传送的时候，这些列就成为线性的轨道：驱动蛋白分子像水桶传递接力那样一个接一个地传送微管。在细胞中，微管分子是“固定的”，驱动蛋白是运动的。而在这些实验中，马达蛋白固定在表面上，于是它们的行走运动就推动了微管。
迄今为止，生物分子马达与人工微工程领域最激动人心的融合发生在2000年底，是由纽约州伊萨卡市康奈尔大学的卡罗·蒙泰马尼奥和同事们所实现的。他们使用分子旋转马达推动了一个微观的金属螺旋桨叶片，叶片大约150纳米宽，长度约为宽度的十倍。我们之前曾提到过的ATP合成酶有一个头部，在将ADP转化为ATP时，头部绕着与膜相连的转轴旋转（参见第83页）。蒙泰马尼奥和同事们用金属镍蚀刻出微观的基座，并将ATP合成酶的头部固定在基座上，再将金属叶片固定在转轴上。在适当的条件下，ATP合成酶能够反向工作，将ATP分解为ADP，同时旋转。研究人员向转子提供ATP启动这一过程，继而看到它们在显微镜下开始旋转，平均每秒转五圈（如图32）。
这样的研究拓展了利用分子马达实现分子受控运动的前景，也为化学合成带来了分子尺度这一全新的层面。化学家不必再依赖于漂浮在溶液中的分子随机游荡、碰巧相遇，而可以精确地指定分子应当前往哪里。因为大自然已经设计出了用于这一目标的一系列奇妙的分子机器，所以我猜测分子纳米技术学家会越来越多地利用细胞中的小机器，而不是从头开始设计。这不仅是面向产生机械运动的问题，也面向能量产生、传感器、信息处理等很多领域。我们可能会见到生物学与从前截然不同的学科融合起来，比如机械工程、电子工程等等。正由于这个融合会带来学科独自发展所无法取得的成果，我们可以给它起个新名字，称之为生物协同工程。
注 燃气机在循环中点火耗能、产生运动的关键一步。——译注
注 费林加因该项研究成果获得2016年诺贝尔化学奖。——译注
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