Adv Sci | 电子科大宫玉彬课题组：离子靶向的太赫兹调控钙通道机制及量子效应研究

本文背景在于电压门控钙通道（VGCCs）作为关键跨膜蛋白，其介导的钙离子内流调控多种生理过程，功能异常与多种疾病相关。太赫兹波因其生物分子特征振动指纹谱在无创生理调控中展现出潜力，但现有研究主要关注太赫兹波与通道内化学基团的共振，忽视了离子本身动力学行为。研究目的方面，电子科技大学宫玉彬课题组提出了一种离子靶向的太赫兹调控钙通道方法，通过对原核细胞钙通道建模和Langevin动力学计算，识别出结合位点处钙离子的两种本征振荡模式（1.65 THz同相模式和2.84 THz反相模式），并探究外部太赫兹波与这些模式共振对离子渗透的影响。结论是，当太赫兹波与同相模式共振时，离子与波产生强烈耦合，放大集体运动并降低能量势垒，提高离子渗透速率；共振波还能选择性提高双离子同相模式相干性，而温度升高会削弱相干程度。此外，基于二维势能面建立的量子模型揭示了离子运动的离散量子态特征，为高通量离子通透机制提供了量子相干视角。该研究为无创、可逆、高时空分辨率的生物电磁调控技术奠定了理论与机制基础。