(Phys.org) -- Un team internazionale di scienziati, tra cui il chimico Xiao Cheng Zeng dell'Università del Nebraska-Lincoln, ha creato quello che in effetti è un setaccio su nanoscala che è molto selettivo in ciò che permetterà di passare - e si comporta più o meno allo stesso modo dei canali ionici di potassio che sono componenti vitali di praticamente tutte le cellule viventi.

È anche il primo nanotubo sintetico che possiede un diametro uniforme, oltre ad essere autoassemblante e idrofobo, caratteristiche che potrebbero portare a scoperte industriali e mediche.

"Questo nanotubo può essere visto come una pila di molti, molti anelli, " disse Zeng, Professore di chimica all'Università Ameritas. "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."

Nelle cellule viventi, i canali ionici consentono agli ioni di potassio di passare attraverso le membrane cellulari, ma non lasciar passare gli ioni di sodio, anche se lo ione potassio (peso atomico 39) è quasi il 70 percento più grande del sodio (peso atomico 23).

"Abbiamo trovato un canale del potassio completamente diverso, " disse Zeng. "È la stessa funzione, ma è totalmente diverso da Madre Natura. Noi, forse per la prima volta, imitato il poro del potassio di Madre Natura utilizzando un poro subnanometrico uniforme, ma perché lo ione più grande può passare e quello più piccolo no è ancora in fase di studio".

Il gruppo di ricerca di Zeng presso l'UNL ha utilizzato l'Holland Computing Center dell'UNL con il finanziamento della National Science Foundation e della Nebraska Research Initiative per eseguire calcoli che indagano sulla struttura dei tubi. Il suo gruppo ha determinato la dimensione degli anelli e la distanza tra loro per trovare la struttura dei dispositivi, e ha trovato otto possibili modi per impilare le molecole. In modo cruciale, i calcoli hanno anche mostrato che le strutture sono stabili a temperatura ambiente.

Bing Gong, professore di chimica presso l'Università di Buffalo e la Beijing Normal University, un collaboratore di lunga data di Zeng, e Zhifeng Shao, preside esecutivo del Center for System Biomedicine presso la Shanghai Jiao Tong University ed ex membro di lunga data della facoltà presso la University of Virginia School of Medicine, e le loro squadre, sintetizzato i nanotubi e misurato il flusso ionico, completando un progetto triennale finanziato in gran parte dalla NSF. Il lavoro sui raggi X è stato svolto presso l'Advanced Photon Source presso l'Argonne National Laboratory ad Argonne, Il gruppo di ricerca di Ill. Zeng all'UNL include borsisti post-dottorato Hui Li e Yi Gao.

Il successo degli esperimenti, Zeng ha detto, porterà alla continua ricerca e sviluppo.

"Una cosa a cui le persone sono interessate in questo campo è la desalinizzazione. Un'altra è la somministrazione di farmaci, " ha detto. "In futuro, la nostra direzione, sostenuto anche da NSF, è quello di funzionalizzare la parete interna del tubo.

"Per adesso, almeno, è un nanotubo molto intrigante perché ha quello che chiamiamo trasporto ionico selettivo, che è molto speciale. Solo il potassio può entrare. Passa e il sodio no. Ma, auspicabilmente, se possiamo aggiungere una funzione diversa all'interno, e poi a volte possiamo lasciar passare solo l'acqua, o altri ioni da attraversare, possiamo aggiungere più selettività."

I risultati sono stati riportati nel numero del 17 luglio di Comunicazioni sulla natura , la rivista multidisciplinare di ricerca online del Nature Publishing Group in tutte le aree del biologico, scienze fisiche e chimiche.