通过将水通道蛋白定向插入固态纳米孔形成生物杂化膜

分子传感与化学检测中的技术挑战，对具有高灵敏度与高特异性的变革性材料产生了日益增长的需求。生物杂化纳米孔因其能理想地结合固态纳米孔的耐久性与生物纳米孔的精确结构而受到越来越多的关注。必须特别注意控制生物纳米孔一旦与固态纳米孔接触后如何适应其周围环境。两大挑战在于：在动态条件下精确控制这种适应性，并提供可用于工程应用的、可操控的预设计功能。在此，我们报道了一类独特生物杂化活性膜层的计算设计，该膜层由水通道蛋白嵌入的脂质壳定向插入二氧化硅纳米孔构建而成。首先，我们详细描述生物膜插入固态纳米孔过程中的作用机制。随后，我们分析该系统的结构稳定性，并证明其水渗透性与生物环境中测得的渗透性相当。最后，我们讨论了所实现的技术如何可应用于环境与生物医学领域，例如水淡化和药物发现，其中必须高效解决小分子的靶向与可控渗透问题。