Искусственные нанопоры научились различать ионы натрия и калия

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и Калифорнийского университета в Ирвайне создали синтетические твердотельные нанопоры, которые способны тонко настраивать транспорт ионов, подобно биологическим ионным каналам в нейронах.

Ключевое достижение: Нанопоры смогли различить ионы натрия (Na⁺) и калия (K⁺), несмотря на их одинаковый заряд и почти идентичный размер. Селективные к калию каналы показали токи, примерно в 80 раз больше для ионов калия, чем для ионов натрия. Это значительно превосходит показатели любых других искусственных систем и является первым подобным случаем для твердотельных нанопор.

Значение и перспективы:

• Понимание биологии: Искусственные системы помогают изучить физические принципы работы биологических каналов.
• Искусственные нейроны: Нанопоры могут стать строительным блоком для биомиметических систем, например, искусственного нейрона, способного накапливать энергию в форме химического потенциала.
• Прикладное использование: Технология может найти применение в опреснении/фильтрации и биосенсорике.

Цитаты исследователей:

• Стивен Буксбаум (LLNL): «Исследования искусственных систем, созданных с нуля, могут дать уникальное понимание того, как функционируют эти поры».
• Зузанна Сиви (UCI): «Способность делать то же самое в искусственных материалах приближает нас на шаг к созданию синтетических биомиметических компонентов».
• Франческо Форнасьеро (LLNL): «Работа с синтетическими нанопорами дает преимущества в виде повышенного контроля над дизайном пор и использования более прочных материалов... Это может позволить нам заменить или восстановить биологические материалы искусственными версиями».

Исследование опубликовано 8 февраля в журнале Science Advances.