Osaka Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Bərk hal nanoməsaməsində məsamədaxili çökmə reaksiyasını təsvir edən sxematik model. Müəllif: Makusu Tsutsui

İon kanalları bir çox bioloji proseslərdə mühüm rol oynayan dar keçidlərdir. İonların bu dar məkanlardan necə keçdiyini modelləşdirmək üçün məsamələr çox kiçik uzunluq miqyaslarında hazırlanmalıdır. İon kanallarının ən dar bölgələri fərdi atomların ölçüsündə cəmi bir neçə angstrom genişliyində ola bilər ki, bu da müasir nanotexnologiyada təkrarlana bilən və dəqiq istehsalını böyük bir problemə çevirir.

Nature Communications jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada Osaka Universitetinin tədqiqatçıları subnanometr ölçülərinə yaxınlaşan ultra kiçik məsamələr yaratmaq üçün miniatür elektrokimyəvi reaktordan istifadə edərək bu problemi həll ediblər.

Bioloji hüceyrələrdə ionlar hüceyrə membranlarındakı kanallar vasitəsilə daxil olur və xaricə axır. Bu ion axını əzələ daralmasını tetikleyen sinir impulsları kimi elektrik siqnallarının yaranması üçün əsasdır. Kanalların özləri zülallardan ibarətdir və angstrom genişliyində dar bölgələrə malik ola bilər. Xarici stimullara cavab olaraq bu zülalların konformasiya dəyişiklikləri kanalları açır və bağlayır.

Bu bioloji sistemlərdən ilhamlanaraq, tədqiqat qrupu bioloji ion kanal ölçülərinə yaxınlaşan subnanometr məsamələrinin əmələ gəlməsinə imkan verən bərk hal analoqu hazırladı. Subnanometr məsamələrini yaratmaq üçün reaktor kimi nanomiqyaslı məsamə istifadə edildi. Əvvəlcə nanoməsamə silikon nitrid membranında yaradıldı. Membran boyunca mənfi gərginlik tətbiq etmək məsamələrdə çöküntü yaradan reaksiyaya səbəb oldu. Çöküntü məsamə tamamilə bağlanana qədər böyüdü. Membranda müsbət gərginlik tətbiq etmək çöküntünün əriməsinə və məsamədəki keçirici yolların yenidən açılmasına səbəb oldu.

“Bu açılış və bağlanma prosesini bir neçə saat ərzində yüzlərlə dəfə təkrarlaya bildik”, – deyə aparıcı müəllif Makusu Tsutsui izah edir. “Bu, reaksiya sxeminin möhkəm və idarəolunan olduğunu göstərir.”

Komanda membrandan keçən ion cərəyanını ölçdü. Cərəyanda sıçrayışlar müşahidə edildi və bu, bioloji kanallarda da müşahidə edildi. Bu sıçrayışların təhlili göstərir ki, çöküntü əmələ gəlməsi nanoporanın içərisində bir çox subnanometr məsamələrin əmələ gəlməsi ilə ən uyğundur.

Baş müəllif Tomoji Kawai bildirir ki, “Reaktiv məhlullarının tərkibini və pH-nı dəyişdirərək ultra kiçik məsamələrin davranışını və effektiv ölçüsünü dəyişə bildik. Bu, ultra kiçik məsamə ölçülərini tənzimləməklə müxtəlif effektiv ölçülü ionların membran vasitəsilə selektiv daşınmasına imkan verdi.”

Yeni reaksiya sxemi tək bir nanoməsamə daxilində çoxlu ultra kiçik məsamələrin əmələ gəlməsinə imkan verir. Bu marşrut bioloji miqyasda yüksək dərəcədə məhdud məkanlarda ionların və mayelərin daşınması üzrə fundamental tədqiqatlar aparmaq üçün güclü bir vasitə təmin edir. Kimyəvi cəhətdən idarə olunan membran sistemi tək molekullu sensor (məsələn, DNT-ni ardıcıllaşdırmaq üçün nanoməsamələrdən istifadə), neyromorfik hesablama (bioloji neyronların davranışını təqlid etmək üçün elektrik tırmanışlarından istifadə) və nanoreaktorlar (məhdudlaşdırma yolu ilə unikal reaksiya şəraiti yaratmaq) kimi inkişaf etməkdə olan texnologiyalarda tətbiqlər üçün perspektivlidir.

Nəşr detalları

Makusu Tsutsui və digərləri, Kimya ilə idarə olunan muxtar nanoməsaməli membranlar, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-68800-x

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

Biomolekulyar və subhüceyrəvi proseslərMəsaməli mühitlərdə axınlarNəqliyyat hadisələriNanostrukturlarTək molekullu texnikalar

Osaka Universiteti tərəfindən təmin edilir