Covalent organic framework nanofluidic membrane as a platform for highly sensitive bionic thermosensation

纳米技术 共价键 离子键合 材料科学 人工细胞 生物物理学 化学 生物 离子 生物化学 有机化学
作者
Pengcheng Zhang,Sifan Chen,Changjia Zhu,Linxiao Hou,Weipeng Xian,Xiuhui Zuo,Qinghua Zhang,Lin Zhang,Shengqian Ma,Qi Sun
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1): 1844-1844 被引量:117
标识
DOI:10.1038/s41467-021-22141-z
摘要

Abstract Thermal sensation, which is the conversion of a temperature stimulus into a biological response, is the basis of the fundamental physiological processes that occur ubiquitously in all organisms from bacteria to mammals. Significant efforts have been devoted to fabricating artificial membranes that can mimic the delicate functions of nature; however, the design of a bionic thermometer remains in its infancy. Herein, we report a nanofluidic membrane based on an ionic covalent organic framework (COF) that is capable of intelligently monitoring temperature variations and expressing it in the form of continuous potential differences. The high density of the charged sites present in the sub-nanochannels renders superior permselectivity to the resulting nanofluidic system, leading to a high thermosensation sensitivity of 1.27 mV K −1 , thereby outperforming any known natural system. The potential applicability of the developed system is illustrated by its excellent tolerance toward a broad range of salt concentrations, wide working temperatures, synchronous response to temperature stimulation, and long-term ultrastability. Therefore, our study pioneers a way to explore COFs for mimicking the sophisticated signaling system observed in the nature.
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