研究前沿Science氟离子纳米通道

水通道蛋白的疏水性内表面,促进了水超快渗透Ultrafastwaterpermeation。聚四氟乙烯Polytetrafluoroethylene,具有致密的氟表面,其具有很强的防水性。

今日,日本东京大学(TheUniversityofTokyo)KoheiSato,TakuzoAida团队YoshimitsuItoh,ShuoChen,Ryota,Hirahara,TakeshiKonda等,在Science上发文,报道了一系列内径为0.9-1.9纳米的含氟低聚酰胺纳米环。这些纳米环,在磷脂双层膜中,发生超分子聚合,形成氟纳米通道,通道内壁密布氟原子。最小直径的纳米通道,表现出比水通道蛋白和碳纳米管的水渗透通量大两个数量级。这种纳米通道,表现出可忽略氯离子Cl–渗透性,这是因为静电负氟内表面,提供强大静电屏障引起的。因此,预期该纳米通道,对于脱盐显示出近乎完美的盐反射率。

Ultrafastwaterpermeationthroughnanochannelswithadenselyfluorousinteriorsurface。

通过具有致密氟内表面的纳米通道的超快水渗透。

图1.一系列氟纳米环和跨膜氟纳米通道的形成。图2.氟纳米通道的形成。图3.停流-荧光反应速率法Stopped-flowfluorescence测量,以评估通过氟纳米通道的水渗透动力学。图4.水和离子通过二棕榈酰磷脂酰胆碱1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DPPC囊泡时,氟纳米通道的渗透性。通常,当管道或通道的直径缩小时,由于表面积与体积之比更大,单位横截面积的流速将降低。该项研究,设计了一系列含氟低聚酰胺纳米环,通过超分子聚合形成了有机氟基团密集堆积的纳米通道。强电负性破坏了水簇的形成,因此,单个水分子在最小通道比在较大通道中,流动速度更快。因为强烈排斥氯离子,使其不能穿过通道。

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