基于TiO2纳米通道阵列的仿生响应性研究

Inspired by the structure and function of protein channels in life system, various nanopore structures and nanofluid devices based on solid materials have gradually become the focus of researchers from multidisciplinary, such as physics, chemistry, materials, life sciences, and mechanical engineering. How to establish the responsive nanochannel systems towards external stimulus, and how to realize the adjustments for symmetrical or asymmetric responses is the challenge and research hotspot in developing intelligent artificial nanochannels. Aiming to the development of a new type of architecture for intelligent artificial nanochannels, the current project plans to explore a simple, fast and efficient method to prepare TiO2 nanochannel arrays, develop asymmetric nanochannel arrays by using the intrinsic photocatalytic properties of the channel materials and the limited UV-light trasmission depth of TiO2 nanochannel, and then construct single-response or multi-response sensing platforms based on the precise modification of functional molecules. This project is expected to provide new materials and smart ideas for the design and preparation of the new generation of biomimetic intelligent nanodevices, and provide a novel platform for future designing selective filters for screening and fresh water filtration.

受生命体系中蛋白质孔道结构与功能的启发，基于固体材料的各种纳米孔道结构和纳流体器件的研究正逐渐成为来自物理、化学、材料、生命科学、机械工程等多学科研究人员所关注的焦点。如何建立对外场刺激响应的纳米孔道系统，实现对称或非对称响应性调控是目前发展智能人工纳米通道面临的挑战和研究热点。本项目拟通过探索简单、快捷、高效地制备TiO2纳米孔道阵列薄膜的方法，利用管道材料自身优良的光催化性质以及紫外光穿透深度有限的特点，建立不对称纳米通道阵列薄膜，并进一步通过功能分子精准修饰构建基于TiO2智能纳米通道的单响应或多响应性传感平台，使TiO2纳米通道阵列薄膜成为一种新型的智能人工纳米通道材料，以期为新一代仿生智能纳米器件的设计和制备提供新材料和新思路，并为未来设计用于生物分子筛选和淡水过滤的选择性滤膜提供新的平台。

在生命体系中蛋白质孔道结构与功能的启发下，基于固体材料的各种纳米孔道结构和纳流体器件的研究正逐渐成为来自物理、化学、材料、生命科学、机械工程等多学科研究人员所关注的焦点。如何建立对外场刺激响应的纳米孔道系统，实现对称或非对称响应性调控是目前发展智能人工纳米通道面临的挑战和研究热点。本项目拟通过探索简单、快捷、高效地制备TiO2纳米孔道阵列薄膜的方法，利用管道材料自身优良的光催化性质，并结合功能分子精准修饰构建TiO2纳米通道阵列电化学传感器。我们创新地利用待测物引入的光、电性质变化等方法，发展了多种高特异性的智能传感策略，成功实现了对葡萄糖、药物分子、蛋白质、酶等一系列生物大分子和小分子的高灵敏检测。通过本项目的实施，丰富了现有的人工固态纳米通道检测平台，使TiO2纳米通道阵列薄膜有望做为一种新型的人工纳米通道材料，为药物分子筛选和疾病早期检测提供新方案和新平台。