[发明专利]一种包含二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体的复合物及离子选择性人工钠通道

说明书

本发明属于人工离子通道技术领域，具体涉及一种包含二氮杂18‑冠醚‑6‑硝酸盐晶体的复合物及离子选择性人工钠通道。本发明利用碱式硝酸锌作为基质来支撑起二氮杂18‑冠醚‑6‑硝酸盐晶体(一种含有柔性结构二氮杂18‑冠醚‑6的晶体)。硝酸根的存在使二氮杂18‑冠醚‑6改变自生的柔性，成为一种类似于刚性结构的晶体，以至让刚性二氮杂18‑冠醚‑6‑硝酸盐晶体只允许通过比其自身的冠醚腔小的碱金属离子，这种结构的刚性成分‑‑二氮杂18‑冠醚‑6‑硝酸盐晶体，可以有效筛分出Na⁺,从而区分邻族的Na⁺和K⁺。

技术领域

本发明属于人工离子通道技术领域，具体涉及一种包含二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体的复合物及离子选择性人工钠通道。

背景技术

生物离子通道以其智能的离子传输特性和独特的离子选择性，在许多重要的生物过程中起着至关重要的作用。例如，钠通道的Na⁺/K⁺选择性为～10^-1-10¹，Na⁺/Ca²⁺选择性为～7，用于维持止血平衡和转导神经信号。近几十年来，人们对人造离子通道的研究，产生了极大的兴趣。这些人工离子通道已经在许多重要的应用中显示出了希望，如分子分离，适合用途的水处理，生物传感器，离子电路和能量转换。然而，尽管这些人工通道能够以各种方式控制离子流动，例如对外部刺激做出响应，但它们通常缺乏区分不同阳离子的能力。这是因为在细胞环境中存在的简单阳离子(如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)有亚纳米大小，它们的大小差异从0.1nm(裸K⁺比裸Na⁺)到0.2nm(水合K⁺比水合Mg²⁺)不等。这两个因素对人工离子通道的结构工程构成了极大的挑战：孔径必须足够小，以便对离子进行识别，并且必须足够精确，以容纳目标离子。此外，离子在纳米孔/通道中的输运速率一般遵循K⁺Na⁺的顺序。相反的Na⁺K⁺很少被发现，这给制造人工钠离子通道带来了另一个挑战。

1，10-二氮杂-18-冠醚-6(DA18C6)的冠醚腔部分的直径为大于Na⁺略小于K⁺理论上这是可以有效的区分Na⁺和K⁺，但由于自由离子形式的冠醚环在构象上是灵活的，可以容纳比空腔更大的离子。这可能会影响它的离子选择性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，从而提供一种包含二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体的复合物及离子选择性人工钠通道。

本发明所采取的技术方案如下：一种二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体，其为硝酸锌与1，10-二氮杂-18-冠醚-6在溶剂中回流反应后结晶形成的。

将六水合硝酸锌、1，10-二氮杂-18-冠醚-6溶于溶剂中，回流处理3-4天，密封，冷却静置，使晶体生长，得到二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体。

一种采用如上所述的二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体的离子选择性人工钠通道，其包括玻璃纳米孔道，所述玻璃纳米孔道中装载有含二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体和碱式硝酸锌的复合材料。

其制备过程包括以下步骤：将二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体在溶剂中超声混匀后注入玻璃纳米通道，竖直静置，然后将玻璃针尖端浸泡入硝酸锌溶液中，使复合材料在玻璃纳米孔道的端点原位生长紧密。

所述含有二氮杂18-冠醚-6-硝酸盐晶体和碱式硝酸锌的复合物的形成是由1，10-二氮杂-18-冠醚-6在5mL甲醇和5mL二氯甲烷中超声混匀，然后将采用甲醇作为溶剂的硝酸锌溶液加入混合后室温下反应得到。