国际科研团队开发新型仿生水通道技术 为海水淡化带来突破性进展
2025-06-23 14:16
来源:弗朗西斯克里克研究所
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一个由英国弗朗西斯克里克研究所、伦敦国王学院和瑞士弗里堡大学组成的国际研究团队,在海水淡化技术领域取得重要突破。该团队成功开发出模仿人体天然水过滤系统的人工水通道技术,这项创新有望为全球水资源短缺问题提供更高效的解决方案。水通道蛋白(左)和新开发的人工水通道(右),显示它们具有排除盐分和运输水分的功能

这项研究灵感来源于人体内的水通道蛋白(aquaporins)——一种能够选择性运输水分子并阻隔盐分的特殊蛋白质。研究团队通过精心设计的化学合成方法,创造出具有类似功能的人工聚合物通道。相关研究成果已发表在化学领域权威期刊《应用化学国际版》上。

研究团队负责人、克里克研究所人工分子机械实验室组长Charlie McTernan博士解释道:"水通道蛋白是自然界进化出的高效水过滤系统。我们通过精确控制聚合物结构,成功模拟了这种生物机制。"团队采用两种主要结构:螺旋状聚合物和环状大环结构,并在通道内部构建了由氟碳化合物组成的疏水层。

实验数据显示,这种人工水通道的输水效率接近天然水通道蛋白,同时能完全阻隔盐分渗透。McTernan博士补充道:"最令人振奋的是,我们找到了通道长度与性能的关键关系。当聚合物长度与囊泡油性层匹配时,过滤效果最佳。"

目前主流的海水淡化技术主要依赖反渗透或多级闪蒸工艺,这些方法虽然有效但能耗较高。研究团队成员Javid Ahmad Malla博士指出:"我们的技术从根本原理上创新,避免了传统方法的高能耗问题。下一步将重点解决规模化生产中的稳定性挑战。"

该技术的潜在应用不仅限于海水淡化领域。研究人员表示,这种选择性输水机制还可应用于医疗透析、工业废水处理等多个领域。研究团队正在与多家水务公司洽谈合作,以期将这项技术推向实际应用。

更多信息: Saquib Farooq 等,《芳纶折叠纳米通道疏水通道的快速水渗透》,《应用化学国际版》(2025)。期刊信息: Angewandte Chemie 国际版

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