湖南大学何清团队Chem：全酰胺超蕃实现仿生次级主动离子运输

本文由湖南大学何清教授与美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授团队合作，发表于《Chem》期刊。背景：在生物体系中，次级主动运输利用现有化学梯度驱动离子逆浓度迁移，是维持细胞稳态的关键，但人工超分子体系实现类似功能长期面临挑战。研究目的：设计一种无需外部能量输入（如光、电或化学燃料），仅依靠化学梯度驱动离子逆浓度迁移的人工分子体系。结论：研究团队构建了一种高度对称的全酰胺超蕃分子笼POP-SP，其内部排列12个酰胺氢键位点，对NO₃⁻具有选择性高亲和力。在U型管液膜实验中，POP-SP能在竞争阴离子共存下选择性介导NO₃⁻跨膜迁移，并在初始浓度相同条件下，通过引入高盐实现逆浓度梯度富集，驱动力来自跨膜电化学势差。机制包括高盐促进脱溶剂化、主客体复合物扩散、再水合释放和载体循环。该工作为人工主动运输提供了新模型，在离子分离、资源回收和仿生分子机器设计中有重要潜力。