合成納米孔/通道的離子傳輸性質

劉國暢，陳 威，劉筆鋒，，趙元弟*，

(1.華中科技大學生物醫學工程系，生物醫學光子學教育部重點實驗室，湖北武漢 430074；2.華中科技大學武漢光電國家研究中心，Britton Chance生物醫學光子學功能實驗室，湖北武漢 430074)

1 前言

活細胞通過新陳代謝不斷與外界進行信息傳遞和物質交換。在這種過程中，細胞膜上的膜蛋白(納米孔/通道)起著關鍵的作用。得益于卓越的離子傳輸性質，它們控制著各種離子和分子在細胞膜上進出、傳遞和交換。合成納米孔/通道有著類似且更多樣的離子傳輸行為，基于這些行為，合成納米孔/通道已廣泛應用于能源、傳感和生化等方面[1-4]。

納米孔/通道通常是指直徑小于100 nm的小孔或小洞。近年來，各種各樣的生物納米孔/通道被發現并用于生化分析及生物分子檢測[5-17]。它們具有低噪音和高靈敏等優點，但由于嵌入脂雙層的不穩定，生物孔易破壞，且孔徑固定而尺寸無法調控。與之相比，合成固態納米孔/通道有明顯的優勢，如物理化學性質穩定、孔徑易控制、易操作加工、可批量化生產和易修飾改性等[1,3]，基于這些優點合成納米孔/通道有著更廣泛的應用前景。

合成納米孔/通道的主要材質包括固態非金屬單質、有機聚合物薄膜和固態無機化合物等[18-25]。其形狀有圓柱形、單錐形、子彈形和漏斗形等一維通道[20,26-29]，也有3D的介孔通道[30,31]。已經報道有多種物理或化學方法可以將不同材料制備出不同形態的納米孔/通道。基于其材質的豐富性、結構的多樣性及……