Ispirato dalla natura, un team di ricerca internazionale ha creato pori sintetici che imitano l'attività dei canali ionici cellulari, che svolgono un ruolo vitale nella salute umana limitando severamente i tipi di materiali che possono entrare nelle cellule.

I pori costruiti dagli scienziati sono permeabili agli ioni di potassio e all'acqua, ma non ad altri ioni come gli ioni sodio e litio.

Questo tipo di estrema selettività, mentre prominente in natura, è senza precedenti per una struttura sintetica, ha detto il professore di chimica dell'Università di Buffalo, Bing Gong, dottorato di ricerca, che ha condotto lo studio.

Il successo del progetto pone le basi per una serie di nuove entusiasmanti tecnologie. Nel futuro, gli scienziati potrebbero usare pori così altamente perspicaci per purificare l'acqua, uccidere i tumori, o altrimenti curare la malattia regolando le sostanze all'interno delle cellule.

"L'idea di questa ricerca è nata dal mondo biologico, dalla nostra speranza di imitare le strutture biologiche, e siamo rimasti entusiasti dei risultati, " Gong ha detto. "Abbiamo creato il primo canale d'acqua sintetico quantitativamente confermato. Pochi pori sintetici sono così altamente selettivi".

La ricerca apparirà il 17 luglio in Comunicazioni sulla natura .

Gli autori principali dello studio sono Xibin Zhou della Beijing Normal University; Guande Liu dell'Università Jiao Tong di Shanghai; Kazuhiro Yamato, scienziato post-dottorato presso UB; e Yi Shen della Shanghai Jiao Tong University e dello Shanghai Institute of Applied Physics, Accademia cinese delle scienze. Altre istituzioni che hanno contribuito al lavoro includono l'Università del Nebraska-Lincoln e l'Argonne National Laboratory. Frank luminoso, un Distinguished Professor SUNY di chimica presso UB, assistito da studi spettroscopici.

Per creare i pori sintetici, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per forzare le molecole a forma di ciambella chiamate macrocicli rigidi ad accumularsi l'una sull'altra. Gli scienziati hanno poi cucito insieme queste pile di molecole usando il legame a idrogeno. La struttura risultante era un nanotubo con un poro di diametro inferiore a un nanometro.

"Questo nanotubo può essere visto come una pila di molti, molti anelli, " disse Xiao Cheng Zeng, Professore di chimica dell'Università del Nebraska-Lincoln Ameritas University, e uno degli autori senior dello studio. "Gli anelli si uniscono attraverso un processo chiamato autoassemblaggio, ed è molto preciso. È il primo nanotubo sintetico ad avere un diametro molto uniforme. In realtà è un tubo sub-nanometrico. Sono circa 8,8 angstrom."

Il prossimo passo nella ricerca è mettere a punto la struttura dei pori per consentire il passaggio selettivo di materiali diversi, e per capire quali qualità governano il trasporto dei materiali attraverso i pori, ha detto Gong.