新闻资讯
NEWS CENTER
12
2026
-
02
Angew:仿生离子通道mof 膜 实现钠钾选择性分离
作者：
该研究构筑了同时具备**离子选择性与动态门控特性的仿生离子通道膜，设计思路新颖巧妙。研究以羧基修饰的UiO‑66 MOF为基体，借助一步配位反应，将羧基苯并‑15‑冠‑5（15C5‑COOH）固定于MOF孔道内部。MOF骨架上的羧基为K⁺提供传导位点，冠醚结构则为Na⁺构建额外传输通道，由此形成双传输通路，模拟生物NaK离子通道的非对称选择性过滤机制。
作用机制方面，冠醚与Na⁺的强配位作用可有效降低其脱水能垒，MOF羧基与K⁺的特异性相互作用协同排斥二价离子，从而实现高精度离子筛分；二价阳离子通过静电作用与空间位阻双重调控实现门控效应，不造成结构**性破坏，动态响应快速可逆。
该工作突破了传统MOF/冠醚复合体系选择性偏低、缺少门控功能的局限，为多功能仿生离子通道的设计提供了模块化构建策略。凭借**的离子调控能力，该材料在人工细胞构筑、离子传感、离子通道相关药物筛选等领域具有重要应用前景，可为生物医学与先进离子器件的交叉发展提供关键材料支撑。
课题组采用反向扩散生长法，在PET纳米通道内原位成膜，在保证MOF晶体完整性的同时，实现冠醚组分的均匀分散，有效抑制了非特异性渗透缺陷。
性能测试表明，所制膜展现出优异的分离性能：在单一离子体系中，K⁺/Mg²⁺选择性可达190，Na⁺/Mg²⁺选择性为120，显著优于纯MOF膜与空白PET通道膜；在混合离子体系下，Na⁺/K⁺选择性超过6000，Na⁺/Li⁺与Na⁺/Mg²⁺选择性分别高达2362和2091，刷新了人工离子通道的选择性水平。
尤为突出的是，该膜实现了类生物门控行为，可通过Mg²⁺/Ca²⁺对Na⁺/K⁺传输进行动态调控，离子开关比约为30，且响应迅速、可逆性良好、无明显迟滞，性能可与天然NaK通道相媲美。同时，该膜在pH 2–8、离子浓度0.001–3 M的宽幅条件下均保持稳定，为实际应用提供了可靠保障。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/qLtZ4dqvCztYvdHrmTDJnA
相关新闻
