基于非对称修饰的仿生离子泵研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21201170
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
30.0万
负责人：
田野
依托单位：
中国科学院化学研究所
学科分类：
B0506.智能与仿生材料化学
结题年份：
2015
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
闻利平；张华成；高军；周亚红；
关键词：
仿生非对称离子泵修饰

项目摘要

Ion pumps could transport ions against the concentration gradient in response to the external stimuli,which maintain the transmembrane potential of the cells. Biomimicking the smart ion transport properties of the ion pumps might have great potential applications in many fields, such as energy conversion or mass transport. At present, researches on bio-inspired ion pumps still in its early stage, and few works has been reported. In this project, we will build a bio-inspired ion pumps based on asymmetric modification of polymeric nanochannels. Specifically, some smart molecules will be modified asymmetrically at the two sides of the nanochannels, and then the ion translocation process will be characterized via the transmembrane currents or potentials under external stimuli. Thus, the bio-inspired ion pumps will mimic their biological counterparts from the structure, composition and also the smart function. Inspired by the ion pumps, the applicant will build a novel biomimeitc smart system based on the asymmetric assembling of the nanochannels, smart molecules and other functional building blocks. This smart system will open up a new avenue in building bio-inspired nanodevices based on the smart ion translocation.

生命体内的离子泵能够在外界能量的驱动下，将离子由低浓度处转运到高浓度处，从而起到维持细胞内外膜电压的作用。制备具有这一主动智能离子传输性质的仿生离子泵材料，将在能量转换以及物质传输等领域将有着重要的应用前景。目前，国内外基于仿生离子泵的研究还处于初步探索阶段，迄今为止仍然鲜有相关方面的报道。本项目拟开展基于非对称修饰的聚合物纳米通道用于模拟仿生离子泵智能离子传输性质的研究。通过在具有特殊结构的聚合物纳米通道两端进行非对称的修饰智能响应性分子，使其在外场刺激下，孔道两端可以独立的打开或者关闭，并利用测定孔道跨膜电流或电势的方法表征其智能离子传输过程。从而在结构、组成和功能三方面实现智能仿生离子泵的构筑。本计划受离子泵主动智能离子传输性质的启发，将聚合物纳米通道，智能分子等功能结构单元进行非对称组装，构筑了一种新型的仿生智能体系，将对发展基于智能离子传输的仿生纳米器件具有重要的指导意义。

结项摘要

生命体内的离子泵能够在外界能量的驱动下，将离子由低浓度处转运到高浓度处，从而起到维持细胞内外膜电压的作用。制备具有这一主动智能离子传输性质的仿生离子泵材料，将在能量转换以及物质传输等领域将有着重要的应用前景。目前，国内外基于仿生离子泵的研究还处于初步探索阶段，迄今为止仍然鲜有相关方面的报道。本项目基于非对称修饰的聚合物纳米通道制备了仿生离子泵并对其智能离子传输性质进行了研究。通过在具有特殊结构的聚合物纳米通道两端进行非对称的修饰智能响应性分子，使其在外场刺激下，孔道两端可以独立的打开或者关闭，并利用测定孔道跨膜电流或电势的方法表征其智能离子传输过程。在本项目的支持下，已经在国际学术期刊上发表学术论文14篇，其中影响因子在6以上的12篇，包括1篇Adv. Mater., 2篇J. Am. Chem. Soc., 1篇Angew. Chem. Int. Ed, 2篇Adv. Funct. Mater., 1篇ACS Nano。