作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 冠醚和脱氧核糖核酸修饰的固态纳米孔对钾离子的选择性高于钠离子
信用:瑞安陈/LLNL 自从发现生物离子通道及其在生理学中的作用以来，科学家们一直试图创造模仿生物离子通道的人造结构
加州大学欧文分校的科学家和合作者劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的新研究表明，合成固态纳米孔可以具有微调的传输行为，就像允许神经元放电的生物通道一样
在生物离子通道中，最令人兴奋的两个特性是对外部刺激做出反应的能力，以及区分相同电荷的两种离子，如钠和钾的能力
众所周知，合成纳米孔可以区分正离子和负离子(如钾离子和氯离子)，但在新的研究中，该团队能够区分钠离子和钾离子，尽管它们的电荷相等且尺寸几乎相同
钾离子选择性通道显示钾离子的电流大约是钠离子的80倍，明显高于任何其他人造系统显示的电流，也是固态纳米孔的第一次
“我们可以使用我们的合成平台来更好地理解生物系统是如何工作的，”LLNL员工科学家史蒂文·布克斯鲍姆说，他是《2月》杂志上一篇论文的主要作者
8版《科学进展》
“对从地面建造的人造系统进行研究，可以对这些孔隙的功能以及背后的物理现象提供独特的见解
" UCI教授和合作者祖赞纳·西维说，纳米孔最令人兴奋的应用是它们作为制造人工神经元等人工仿生系统的构件
生物学利用离子选择性使能量以化学势的形式储存在细胞膜上
这些能量随后可以被利用，为神经信号等过程提供动力
“在人造材料中做同样事情的能力使我们离制造合成仿生组件更近了一步，”思维说
区分彼此非常相似的离子的能力也可以应用于脱盐/过滤和生物传感等领域
“使用合成纳米孔的好处是增加了对孔设计的控制，并使用了比生物学中看到的材料更坚固的材料，”LLNL的工作人员科学家和合著者弗朗切斯科·佛纳西罗说
“这可能使我们最终能够用优于生物材料的人工版本来替换或修复生物材料
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