Нанотрубки стали ионными каналами

Собранные авторами нанотрубки. Фото Bing Gong, University at Buffalo

Ученые создали нанотрубки, способные селективно пропускать отдельные ионы. По своей селективности они способны сравниться с природным белковым ионными каналами. Работа опубликована в журнале Nature Communications, ее краткое содержание приводит сайт Университета Баффало.

Созданные авторами нанотрубки сильно отличаются от самых известных подобных структур - однослойных углеродных нанотрубок, напоминающих свернутый графен. В отличие от последних, новые нанотрубки собраны из множества отдельных молекул, скрепленных друг с другом водородными связями. Эти связи помогают структурам самопроизвольно собираться из раствора.

Другое отличие состоит в том, что во внутренней полости трубки имеются своеобразные молекулярные "штыри", которые влияют на подвижность ионов. Внутренний диаметр трубки составляет чуть меньше нанометра, и движение ионов в ней полностью зависит от природы расположенных там химических групп. Например, если эти группы несут положительный заряд, то движение катионов в трубке становится невозможно.

По принципу работы нанотрубки напоминают природные белковые ионные каналы. Их структура обычно похожа на песочные часы, в середине которых находится самое узкое место с заряженными группами. Именно оно определяет ионные предпочтения канала, так как устанавливает заряд и размер иона, который может через него проникнуть.

Ионные каналы, сделанные на основе нанотрубок, могут быть полезны для создания ионных сенсоров, очистки и обессоливания воды.