仿生纳米孔道用于可控水输运

2003年度的诺贝尔化学奖被瑞典皇家科学院授予美国科学家彼得·阿格雷（Peter Agre）和罗德里克·麦金农（Roderick MacKinnon），以表彰他们发现细胞膜水通道，以及对离子通道结构和机理研究做出的开创性贡献。而所谓的水通道，就是一种细胞膜蛋白，可以有效的控制生物体内水的输运。近年来，仿生水通道的研究受到广泛关注，但是绝大多数是对纳米孔道进行疏水化修饰来实现水的可控输运。

近日，中国科学院理化技术研究所的江雷院士（点击查看介绍）和闻利平研究员（点击查看介绍）团队首次报道了基于纳米孔道表面电荷和外部电压调控的可控水输运。他们通过化学刻蚀的方法构筑了尺寸小于10 nm的仿生纳米孔道，通过调控孔道表面的电荷性质及分布，直接实现水传输的智能开关。

通过研究发现，限域孔道物质传输主要有三个影响因素：孔道尺寸、孔道表面电荷分布和外部电压。其中，孔道尺寸起到了最主要作用。水通道智能开关体系只在孔径尺寸小于10 nm的时候才能通过调节孔道表面电荷密度来实现。当孔道表面电荷密度一定的时候，又可以调控外接电压的大小实现开关的通导和非通导状态。该工作为海水淡化、纳米门控和药物输运提供了一种新的策略并奠定了良好的应用基础。

该研究成果发表在ACS Nano上 (ACS Nano, 2016, 10, 9703-9709)。第一作者是中科院化学所博士生肖凯。

该研究工作得到了国家自然科学基金委重点项目、面上项目和中国科学院重点布署项目的大力支持。

该论文作者为：Kai Xiao, Yahong Zhou, Xiang-Yu Kong, Ganhua Xie, Pei Li, Zhen Zhang, Liping Wen, Lei Jiang

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b05682

Electrostatic-Charge- and Electric-Field-Induced Smart Gating for Water Transportation

ACS Nano, 2016, 10, 9703-9709, DOI: 10.1021/acsnano.6b05682

导师介绍

江雷院士：http://www.x-mol.com/university/faculty/26748

闻利平研究员：http://www.x-mol.com/university/faculty/26749