Inspiré par la nature, une équipe de recherche internationale a créé des pores synthétiques qui imitent l'activité des canaux ioniques cellulaires, qui jouent un rôle vital dans la santé humaine en limitant sévèrement les types de matériaux autorisés à pénétrer dans les cellules.

Les pores construits par les scientifiques sont perméables aux ions potassium et à l'eau, mais pas à d'autres ions tels que les ions sodium et lithium.

Ce genre de sélectivité extrême, tout en étant proéminent dans la nature, est inédit pour une structure synthétique, a déclaré Bing Gong, professeur de chimie à l'Université de Buffalo, Doctorat, qui a dirigé l'étude.

Le succès du projet jette les bases d'un éventail de nouvelles technologies passionnantes. À l'avenir, les scientifiques pourraient utiliser des pores si exigeants pour purifier l'eau, tuer les tumeurs, ou traiter autrement la maladie en régulant les substances à l'intérieur des cellules.

"L'idée de cette recherche est née du monde biologique, de notre espoir d'imiter les structures biologiques, et nous avons été ravis des résultats, " a déclaré Gong. " Nous avons créé le premier canal d'eau synthétique confirmé quantitativement. Peu de pores synthétiques sont aussi hautement sélectifs."

La recherche paraîtra le 17 juillet dans Communication Nature .

Les auteurs principaux de l'étude sont Xibin Zhou de l'Université normale de Pékin; Guande Liu de l'Université Jiao Tong de Shanghai; Kazuhiro Yamato, chercheur postdoctoral à l'UB; et Yi Shen de l'Université Jiao Tong de Shanghai et de l'Institut de physique appliquée de Shanghai, Académie chinoise des sciences. Parmi les autres institutions qui ont contribué aux travaux, citons l'Université du Nebraska-Lincoln et le Laboratoire national d'Argonne. Frank Bright, un professeur distingué de chimie SUNY à l'UB, assisté à des études spectroscopiques.

Pour créer les pores synthétiques, les chercheurs ont développé une méthode pour forcer les molécules en forme de beignet appelées macrocycles rigides à s'empiler les unes sur les autres. Les scientifiques ont ensuite assemblé ces piles de molécules en utilisant une liaison hydrogène. La structure résultante était un nanotube avec un pore de moins d'un nanomètre de diamètre.

"Ce nanotube peut être considéré comme un empilement de plusieurs, beaucoup d'anneaux, " a déclaré Xiao Cheng Zeng, Université du Nebraska-Lincoln Ameritas University Professeur de chimie, et l'un des auteurs principaux de l'étude. "Les anneaux s'assemblent par un processus appelé auto-assemblage, et c'est très précis. C'est le premier nanotube synthétique qui a un diamètre très uniforme. C'est en fait un tube sub-nanométrique. C'est environ 8,8 angströms."

La prochaine étape de la recherche consiste à ajuster la structure des pores pour permettre à différents matériaux de passer sélectivement à travers, et de déterminer quelles qualités régissent le transport des matériaux à travers les pores, dit Gong.