纳米管水将挑战

去年,一组研究人员声称碳纳米管过滤器,他们已经开发出了可以运输水的速度比生物膜通道。但是这些发现现在有争议的生物物理学家,他们说快水运的纳米管是不可能在不违反基本的热力学定律。

2017年我们在研究报道亚历山大纳劳伦斯利弗莫尔国家实验室,我们,和同事开发人工水通道由短长度的窄的碳纳米管插入一个脂双分子层。¹研究小组报道,水可以运输通过纳米管六倍通过水通道蛋白,water-selective蛋白质活细胞跨膜通道运送水。

但约翰尼斯·开普勒大学的科学家在奥地利的林茨,现在挑战这一说法。高运输率之间的不匹配和极高的能量成本从纸立即跳了出来,“说彼得波尔合作撰写的一篇文章,质疑纳的研究小组的发现²和同事一起Andreas霍纳。不匹配,他解释说,因为更高的活化能开始传输过程或化学反应通常可以减少它发生的概率,从而降低它发生的速度。

水流通过水通道蛋白需要活化能较低,因为六次通道壁之间的摩擦和水比的纳米管。由于渗透梯度的唯一驱动力流动的水通过水通道蛋白和纳米管,波尔和霍纳说很难看到纳米管如何移动水更快更高的活化能是必需的。解释水传输速率越快,他们建议一些水可能泄露nanotube-bilayer接口而不是穿过英吉利海峡。

持续的争端

作为回应,纳和他的同事们发表回复捍卫他们的工作。³纳说,霍纳和波尔的主要理由是,报道的结合流速和激活能量并不符合一个简单的过渡态理论公式。然而,他解释说,使用简单的过渡态理论对水在小直径管道运输被认为是有问题的,因为集体运动模式的水可以存在,可以有效地降低活化能。这就是纳认为解释正在发生的异常纳米管水移动更快,尤其是这些集体运动曾被观察到在碳纳米管的模拟水运输。

强烈依赖于温度,我们看到肯定是好奇,但我们的论文的主要结果并不违反热力学定律,事实上它匹配大多数预测由纳米流体力学的社区,”纳解释说。

团队进行进一步的实验使用氯化钙,阻碍纳米管与钙离子通道,发现水运输慢了下来,表明水确实是通过纳米管和不泄露出去。

但波尔仍然不服气。钙实验不是决定性的,因为与管子的交互也不具体,钙结合脂质分子,”他说。“我的猜测是,海豹之间的漏管和脂质膜。”他还表明,可能有其他漏泄通路。

霍纳的来信和波尔提出了一些重要的问题,考虑在实验研究中至关重要的交通工具在人工和生物水通道。特别是,它们的活化能参数很重要的考虑,”评论Manish库马尔宾夕法尼亚州立大学,研究仿生水通道,我们。”纳和同事提供了一个适当的反应在信中提出的每一个点同时也同意需要更多的工作来解开测量激活能量之间的联系和相关方法的单通道的渗透率。