Desde a descoberta de canais iônicos biológicos e seu papel na fisiologia, cientistas tentaram criar estruturas feitas pelo homem que imitassem suas contrapartes biológicas.

Nova pesquisa de cientistas e colaboradores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) da Universidade da Califórnia, Irvine mostra que os nanoporos de estado sólido sintéticos podem ter comportamentos de transporte perfeitamente ajustados, muito parecidos com os canais biológicos que permitem o disparo de um neurônio.

Em canais iônicos biológicos, duas das propriedades mais interessantes são a capacidade de responder a estímulos externos e diferenciar entre dois íons da mesma carga, como sódio e potássio.

É bem sabido que os nanoporos sintéticos podem distinguir entre íons positivos e negativos (como potássio e cloreto), mas na nova pesquisa, a equipe foi capaz de distinguir entre íons de sódio e potássio, apesar de sua carga igual e tamanho quase idêntico. Os canais seletivos de potássio mostraram correntes que eram cerca de 80 vezes maiores para íons de potássio do que para íons de sódio, significativamente mais alto do que qualquer outro sistema feito pelo homem demonstrou e um primeiro para nanoporos de estado sólido.

"Podemos usar nossas plataformas sintéticas para entender melhor como funcionam os sistemas biológicos, "disse Steven Buchsbaum, Cientista da equipe do LLNL e principal autor de um artigo publicado na edição de 8 de fevereiro de Avanços da Ciência . "Realizar estudos em sistemas feitos pelo homem construídos a partir do zero pode dar uma visão única sobre como esses poros funcionam e os fenômenos físicos subjacentes por trás deles."

A professora e colaboradora da UCI, Zuzanna Siwy, disse que a aplicação mais interessante para os nanoporos é seu uso como um bloco de construção para a criação de sistemas biomiméticos artificiais, como um neurônio artificial.

A biologia usa seletividade de íons para permitir o armazenamento de energia na forma de um potencial químico através da membrana celular. Esta energia pode ser aproveitada mais tarde, processos de alimentação, como a sinalização nervosa. "A capacidade de fazer o mesmo em materiais feitos pelo homem nos leva um passo mais perto de fazer componentes biomiméticos sintéticos, "Siwy disse.

A capacidade de distinguir entre íons que se assemelham muito também pode ser aplicada a áreas como dessalinização / filtração e biossensor.

"Trabalhar com nanoporos sintéticos oferece os benefícios de maior controle sobre o design dos poros e usar materiais que são muito mais robustos do que aqueles vistos em biologia, "disse Francesco Fornasiero, Cientista e co-autor da equipe do LLNL. "Isso poderia nos permitir substituir ou reparar materiais biológicos por versões artificiais superiores às suas contrapartes biológicas."