Natuurkundigen van de École Normale Supérieure en de Paris Science and Letters University in Frankrijk hebben theoretisch bewezen dat actief zeven, in tegenstelling tot zijn passieve tegenhanger, kan het scheidingsvermogen van filtratiesystemen verbeteren. Deze nieuwe inzichten over hoe actief zeven systemen zou kunnen verbeteren, zoals die voor waterzuivering en dialyse, werden deze week in The Journal of Chemical Physics . Actief zeven heeft ook het potentieel om moleculen te filteren op basis van bewegingsdynamiek, het openen van een geheel nieuwe weg op het gebied van membraanwetenschap op basis van het vermogen om osmotische druk af te stemmen.

zeven, van keukenvergieten tot complexe dialysemachines, ze hebben allemaal "passieve" poriën om ongewenste moleculen uit het gewenste product te filteren. Terwijl het zeven van spaghetti een eenvoudig voorbeeld is, het filteren van specifieke moleculen op nanoschaalniveau voor biomedische toepassingen en voor de productie van schoon water is een complex en kostbaar proces. Eventuele verbeteringen aan dit proces zijn onderwerp van veel onderzoek.

Actief zeven vervangt de passieve gaten in een zeef door deurachtige openingen die openen en sluiten volgens externe commando's. Deze actieve poriën kunnen precies onderscheid maken tussen moleculen en worden in- en uitgeschakeld afhankelijk van de exacte zeefomstandigheden. Daarom, actief zeven geeft een niveau van dynamische controle dat we niet hebben in de huidige filtratiesystemen.

De onderzoekers onderzochten een paar soorten externe commando's om de deuren van de poriën van een zeef te bedienen, inclusief een mechanische 'shake' en een elektrisch signaal om de lading te veranderen die de deuropeningen bewaakt.

"We hebben een algemeen raamwerk samengesteld om gaten in het membraan te beschrijven die een soort dynamisch aspect hebben dat je extern zou kunnen wijzigen, "Zei Sophie Marbach van de École Normale Supérieure. "Het is een opwindend voorstel omdat het een nieuw concept is en we weten niet waar het toe zal leiden."

Een van de mogelijkheden is dat moleculen actief gesorteerd kunnen worden, d.w.z., sorteer de snel bewegende moleculen afzonderlijk van de langzame op basis van hun dynamische eigenschappen. Dit zou nuttig zijn bij het maken van fijn onderscheid tussen zeer vergelijkbare moleculen en het is al bekend dat het in de natuur voorkomt. Bijvoorbeeld, de KscA-porie, een kaliumkanaal gevonden in bodembacteriën, men denkt dat het kalium selecteert met behulp van zijn snelheid om het te onderscheiden van het zeer vergelijkbare en geladen natrium.

De "osmotische druk" van een filter is van cruciaal belang voor moleculen om door de nanoporiën te bewegen, maar actief veranderende poriën verandert de osmotische druk en verandert de status-quo. Dit suggereert dat de afstemming van de osmotische druk kan worden benut om zeeftechnieken verder te ontwikkelen.

"Omdat het theoretische kader zich in een vroeg stadium bevindt, is het niet duidelijk om de gevolgen te kennen van wat er zal gebeuren, "Zei Marbach. "Er zijn veel theoretische vragen die rondhangen."