近日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》在線(xiàn)發(fā)表我校化材學(xué)院劉楠楠博士基于多孔冠醚晶體的仿生鈉離子選擇性器件“Artificial sodium-selective ionic device based on crown-ether crystals with subnanometer pores” 的學(xué)術(shù)文章。

生物離子通道在許多生命活動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用，可以精準(zhǔn)識(shí)別目標(biāo)離子，具有很高的離子選擇性，這種選擇性對(duì)于神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)非常重要。數(shù)十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)構(gòu)筑人工離子通道產(chǎn)生了極大的興趣，這些人工離子通道可以模擬生物離子通道的某些功能，擁有廣闊的應(yīng)用前景。但以往構(gòu)筑的人工通道雖然能夠以各種方式控制離子傳輸，但存在缺乏區(qū)分不同陽(yáng)離子能力的問(wèn)題。我校劉楠楠課題組通過(guò)研究模仿生物離子通道，報(bào)道了一種由多孔冠醚晶體組成的仿生鈉離子選擇性器件，該晶體結(jié)構(gòu)由冠醚的空腔形成管狀亞納米孔，最窄處僅為0.26 nm。這一尺寸大于Na⁺的直徑（0.20 nm），略小于K+的直徑（0.27 nm）。這種結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)鈉離子的高通量和高選擇性，Na⁺/K⁺選擇性為15，與生物離子通道相當(dāng)。Na+/Ca2+的選擇性為523，幾乎比生物高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而Na+/Mg2+的選擇性能達(dá)1128。結(jié)合實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算，提出這種選擇性可能來(lái)自于尺寸效應(yīng)和分子識(shí)別效應(yīng)。這項(xiàng)工作有助于理解離子通道的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)推進(jìn)生物離子通道的研究具有重要意義。

該項(xiàng)工作由我?；膶W(xué)院2018級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士研究生葉婷艷和比利時(shí)魯汶大學(xué)物理與天文學(xué)量子固體物理系博士后侯高壘為共同作者，廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院低維材料與能量存儲(chǔ)器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃少銘教授，溫州大學(xué)浙江省碳材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)與材料工程學(xué)院劉楠楠副教授以及中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所高軍研究員為通訊作者。

《Nature Communications》（《自然通訊》）是由是英國(guó)nature集團(tuán)旗下的子刊，Nature Communications是一個(gè)僅在網(wǎng)上出版的多學(xué)科雜志,專(zhuān)門(mén)發(fā)表生物學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等各領(lǐng)域的高質(zhì)量研究論文，2021年影響因子為14.919。

劉楠楠博士，副教授，研究方向?yàn)橹悄芗{米孔道的制備及其在生物傳感方面的應(yīng)用。以通訊/一作發(fā)表包括Nat.Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int.. Ed., Adv. Mater., Small, Anal. Chem., Chem. Commun等國(guó)際一流學(xué)術(shù)期刊論文20余篇。