Desde el descubrimiento de los canales iónicos biológicos y su papel en la fisiología, Los científicos han intentado crear estructuras artificiales que imiten a sus homólogos biológicos.

Nueva investigación realizada por científicos y colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) de la Universidad de California, Irvine muestra que los nanoporos sintéticos de estado sólido pueden tener comportamientos de transporte finamente ajustados, muy similares a los canales biológicos que permiten que una neurona se dispare.

En canales de iones biológicos, dos de las propiedades más interesantes son la capacidad de responder a estímulos externos y diferenciar entre dos iones de la misma carga, como sodio y potasio.

Es bien sabido que los nanoporos sintéticos pueden distinguir entre iones positivos y negativos (como el potasio y el cloruro), pero en la nueva investigación, el equipo pudo distinguir entre iones de sodio y potasio a pesar de su carga igual y tamaño casi idéntico. Los canales selectivos de potasio mostraron corrientes que eran aproximadamente 80 veces más grandes para los iones de potasio que para los iones de sodio. significativamente más alto que cualquier otro sistema hecho por el hombre ha demostrado y el primero en nanoporos de estado sólido.

"Podemos utilizar nuestras plataformas sintéticas para comprender mejor cómo funcionan los sistemas biológicos, "dijo Steven Buchsbaum, Científico del LLNL y autor principal de un artículo que aparece en la edición del 8 de febrero de Avances de la ciencia . "La realización de estudios en sistemas artificiales construidos desde cero puede brindar una visión única de cómo funcionan estos poros y los fenómenos físicos subyacentes detrás de ellos".

La profesora y colaboradora de la UCI, Zuzanna Siwy, dijo que la aplicación más interesante de los nanoporos es su uso como bloque de construcción para la fabricación de sistemas biomiméticos artificiales, como una neurona artificial.

La biología utiliza la selectividad iónica para permitir el almacenamiento de energía en forma de potencial químico a través de la membrana celular. Esta energía se puede aprovechar más tarde, procesos de potencia como la señalización nerviosa. "La capacidad de hacer lo mismo en materiales artificiales nos acerca un paso más a la fabricación de componentes biomiméticos sintéticos, "Dijo Siwy.

La capacidad de distinguir entre iones que se parecen mucho entre sí también se puede aplicar a áreas como la desalinización / filtración y la biodetección.

"Trabajar con nanoporos sintéticos ofrece los beneficios de un mayor control sobre el diseño de los poros y el uso de materiales que son mucho más robustos que los vistos en biología, "dijo Francesco Fornasiero, Científico y coautor del LLNL. "Esto podría permitirnos eventualmente reemplazar o reparar materiales biológicos con versiones artificiales que son superiores a sus contrapartes biológicas".