Научен триумф: Създадоха йонни канали с диаметър само един атом

Учени от Япония направиха важна стъпка към имитирането на най-малките естествени канали в клетките, като създадоха свръхмалки пори с помощта на миниатюрен електрохимичен реактор. Диаметърът им е сравним с размера на биологичните йонни канали – само няколко атома. Технологията открива нови перспективи в няколко области едновременно: секвениране на ДНК на ниво отделни молекули, невроморфни компютри (използване на електрически пикове за имитиране поведението на биологичните неврони) и създаване на нанореактори с уникални условия за химичните реакции.

В живите организми йонните канали са протеинови структури в клетъчните мембрани, които контролират движението на заредените частици. В най-тесните си точки диаметърът им не надвишава няколко ангстрьома – около размера на един атом. Точното възпроизвеждане на такива структури отдавна остава една от най-трудните задачи на нанотехнологиите, пише Science Daily.

Защо размерът на един атом е толкова важен?

Екипът от университета в Осака създаде твърдотелна версия на йонен канал, като започна с нанопора в мембрана от силициев нитрид. Тази пора послужи като малка камера за реакция, за да се образуват още по-малки пори в нея. Когато се приложи отрицателно напрежение, се задейства химическа реакция, при която се създава твърда утайка, която постепенно се разширява, докато пората не се блокира напълно. Смяната на напрежението с положително разтваря утайката и възстановява проводящите пътища.

Изследователите успяха да повторят този процес на отваряне и затваряне стотици пъти в продължение на няколко часа, демонстрирайки надеждността и възможността за контрол на метода. Наблюдението на йонния ток през мембраната разкри остри пикове, подобни на тези, наблюдавани в биологичните йонни канали, което показва образуването на множество субнанометрови пори в рамките на първоначалния нанопор.

Чрез промяна на химическия състав и киселинността на реагентите учените успяват да настроят точно поведението и ефективния размер на свръхмалките пори. Това позволява селективно преминаване на йони с различни размери през мембраната чрез регулиране параметрите на отворите.

Технологията открива нови перспективи в няколко области: секвениране на ДНК на ниво отделни молекули, невроморфни компютри (използване на електрически пикове за имитиране на поведението на биологичните неврони) и създаване на нанореактори с уникални условия за химични реакции.

Революция в медицината и технологиите през 2026 г.

Възможностите за приложение са практически неограничени. В медицината тези наноканали могат да доведат до създаването на изкуствени бъбреци, които филтрират кръвта с биологична точност, или интелигентни системи за доставка на лекарства директно в клетките. В индустрията това означава изключително евтина и чиста питейна вода дори в най-засушливите райони.

През 2026 г. границата между биологията и инженерството избледнява. Постижението на екипа не само доказва нашето майсторство над материята на атомно ниво, но и поставя началото на нова индустриална ера, в която молекулярното инженерство ще диктува как обработваме ресурсите на нашата планета.