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我们如何在体内输送水激发了新的水过滤方法

2019-12-17 10:42:51 • 来源：

一个由多学科的工程师和科学家组成的小组发现了一种新的水过滤方法，该方法可能会影响多种技术，例如海水淡化厂，透气性和防护性织物以及气体分离中的碳捕集。由德克萨斯大学奥斯汀分校Cockrell工程学院的Manish Kumar领导的研究小组在最新一期的自然纳米技术中发表了他们的发现。

我们如何在体内输送水激发了新的水过滤方法

这项研究汇集了UT奥斯汀分校，宾州州立大学，田纳西大学，复旦大学和伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究人员，最初的灵感来自于我们的细胞在体内输送水的方式，并开始尝试开发出人工水通道来跨膜运输水。目的是模仿水通道蛋白，水通道蛋白是一种必需的膜蛋白，可作为水通道并在某些细胞中发现。水通道蛋白是快速有效的水过滤系统。它们在人体各个部位(眼睛，肾脏和肺部)的细胞膜上形成孔，而那里是最需要水的地方。

Kumar和团队未能完全按照计划镜像水通道蛋白系统。相反，他们发现了更有效的水过滤过程。与人体的水通道蛋白细胞彼此独立有效地起作用不同，库马尔研究小组开发的膜不能单独起作用。

但是，当他组合其中的几条创建“水线”网络时，它们在水的输送和过滤方面非常有效。水线是紧密连接的水分子链，它们移动得非常快，就像火车和它的私家车一样。

考克雷尔学院土木，建筑和环境工程系的副教授库马尔说：“我们试图复制水通道蛋白已经很复杂的水传输过程，偶然发现了一种全新的，甚至更好的方法。” “那完全是偶然的。我们不知道它会发生。”

这些人造膜网络可证明可用于从水中分离盐，这是目前效率低下且成本高的过滤过程。与现有工艺相比，这种新型膜具有令人印象深刻的脱盐性能，显示出更多的选择性盐分和大概其他的污染物去除能力。

Kumar说：“就其选择性和渗透性而言，我们的方法比目前的脱盐工艺效率高出一千倍。” “通过目前的海水淡化系统的每10,000个盐水分子中，可能不会滤除一个盐分子。采用我们的新膜技术，每1000万个水分子中就不会滤除一个盐分子，同时保持了相当的水传输速度达到或优于目前的膜。”

在整个职业生涯中，Kumar一直致力于开发利用生物分子模型功能并将其应用于工程规模的材料和工艺。

他说：“甚至很难有效地模仿人体运作的复杂性，尤其是在分子水平上。” “然而，这次自然是进行更大发现的起点，而这一发现超出了我们的期望。”

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