p Os pesquisadores da EPFL mostraram que uma lei da física relacionada ao transporte de elétrons em nanoescala também pode ser aplicada de forma análoga ao transporte de íons. Esta descoberta fornece uma visão sobre um aspecto fundamental de como os canais de íons funcionam dentro de nossas células vivas. p A membrana de todas as células humanas contém minúsculos canais através dos quais os íons passam em alta velocidade. Esses canais iônicos desempenham um papel fundamental na forma como os neurônios, células musculares e células cardíacas em função particular.

p Canais iônicos são extremamente complexos, e muitas perguntas permanecem sem resposta. Como os canais selecionam os íons que podem passar? O que é responsável pela alta condutividade dos canais?

p Pesquisadores do Laboratório de Biologia em Nanoescala da EPFL, que é liderado por Aleksandra Radenovic, demonstraram que o transporte de íons pode ser descrito por uma lei da física chamada bloqueio de Coulomb. Esta descoberta foi publicada em Materiais da Natureza . A observação deles pode melhorar nossa compreensão de como esses canais funcionam.

p Uma ilha de íons

p Para realizar seus testes, os pesquisadores criaram um canal iônico artificial ao fazer um buraco com menos de um nanômetro de tamanho em um material bidimensional de dissulfeto de molibdênio. Em seguida, eles colocaram esse material em um dispositivo que consiste em dois eletrodos juntamente com solução iônica em cada lado. Quando eles aplicaram uma voltagem, eles foram capazes de medir as variações na corrente entre as duas câmaras. Em contraste com o transporte iônico convencional em nanoporos maiores (> 1 nm), onde o fluxo de íons nunca para completamente, eles observaram em lacunas de energia de baixa tensão - faixas sem qualquer corrente - o que mostrou que os íons eram mantidos no nanopore até que a voltagem aplicada fosse alta o suficiente para facilitar sua passagem de um lado do buraco para o outro.

p Para interpretar essas lacunas de energia, os pesquisadores realizaram outros testes, como brincar com o pH do líquido, que modula a carga do poro. Também foram encontradas oscilações de condutância induzidas por pH. Todas essas medições levaram à mesma conclusão:a maneira como os íons são transportados pode ser explicada em termos do bloqueio de Coulomb, uma lei da física comumente associada ao transporte de elétrons em pontos quânticos.

p Até agora, o mecanismo caracterizado pelo bloqueio de Coulomb foi observado na eletrônica, particularmente em partículas semicondutoras chamadas pontos quânticos que confinam fortemente os elétrons ou buracos de elétrons em todas as três dimensões espaciais. Essas 'ilhas' são capazes de conter apenas um certo número de elétrons, antes de dar lugar aos recém-chegados. O experimento liderado por pesquisadores da EPFL mostrou que o mesmo fenômeno estava acontecendo com o transporte de íons, quando havia um nanopore envolvido.

p “Vários teóricos previram que o bloqueio de Coulomb também poderia ser aplicado aos canais iônicos. Ficamos felizes em colaborar neste trabalho com o Prof. Massimiliano Di Ventra da Universidade da Califórnia, San Diego, "disse Radenovic." E provamos que eles estavam certos, observando este fenômeno pela primeira vez usando nossos nanoporos. "Jiandong Feng, o autor principal do artigo acrescentou:"Esta observação fornece muitas informações sobre como os íons viajam através do nanoporo de tamanho sub-nanômetro, preparando o terreno para futuras explorações do transporte de íons mesoscópicos. "