五邑大学张梦辰/刘长宇AFM：​具有仿生自适应门控功能的智能二维氧化石墨烯膜

最近， 五邑大学 张梦辰 和 刘长宇 课题组 设计了一种具有仿生自适应门控功能的智能pH响应二维材料膜 （Adaptive Gating Enhances Intelligent Membranes for Cellular Functions and Precise Separations,  Advanced Functional Materials , 2023, DOI: 10.1002/adfm.202310647）。受到生物通道蛋白构象变化控制通道门控开关的现象启发，在二维氧化石墨烯（GO）膜层间通道嵌入仿生物通道蛋白的两性离子化聚多巴胺（ZPDA）软分子聚集体。由于丰富的界面结合作用，ZPDA与GO纳米片有序自组装，作为膜层间柔性间隔物和稳定剂。更重要的是，ZPDA的自聚合与两性离子化特性赋予其pH敏感的构象与电荷响应性。碱性条件下ZPDA紧密聚合并去质子化；酸性条件下ZPDA部分解离并质子化。ZPDA的这种pH响应的自适应变化使得GO/ZPDA膜通道的空间结构和电荷性质可以根据外部pH信号动态调节，基于机械屏障和电荷屏障的双重机制，实现pH响应的离子渗透性和选择性。

图1 具有仿生自适应门控功能的智能pH响应二维GO膜示意图

图2 ZPDA软分子聚集体控制GO/ZPDA膜通道的空间结构和电荷性质