自然界生物体内的纳米通道具有智能性地调控细胞内外的离子和小分子输运的功能,在肌肉伸缩、光合作用、能量转换、信号转导以及系统功能调控等生命过程中发挥着重要作用。为更好的理解生物纳米通道的运行机制对生命体中生物学过程的影响,在21世纪早期,科学家们利用纳米技术、界面化学、分子生物学等方法通过模仿生物体系的结构和功能,发展出了一类具有重要基础研究价值和应用前景的仿生纳米通道。本文基于上述的研究背景,构建了具有一定结构和功能的智能仿生纳米通道,研究了其调控离子传输特性的功能,并且探索了它在生物传感方面的应用和发展。本论文的研究内容主要包括两个方面:1.我们通过整合带负电的附有金属有机框架的氧化石墨烯膜(GMM)和带正电的阳极氧化铝膜(AAM)构造了一个智能混合维度异质膜。其结构和电荷异质性,使其表现出一定的离子电流整流(ICR)行为,并且在10 m M KCl电解质溶液中具有最大整流比;通过检测这个膜在不同波长同等光照强度照射下的离子传输特性,研究了光对离子传输行为的调控,发现光照的波长为420 nm时整流比的调控范围和光照前后的电导比达到最大;更有趣的是,通过改变波长为420 nm的光强,可以实现电导比和整流比的精确、稳定调节。在未来,这种极好的性能很可能使其成为纳米限域分析和应用领域的一个替代物。2.我们基于含有生物素的DNA超级三明治结构修饰的纳米通道开发了一种具有高灵敏度和高特异性的纳米流体传感器。通过利用加入不同浓度的链霉亲和素与生物素特异性结合所引起纳米通跨膜电流不同程度的变化对链霉亲和素的含量进行了检测,得到了10 fmol/L的检测限。而在相同的实验条件下,加入血红蛋白和过氧化氢酶这两种竞争性物质几乎不会引起电流的变化,验证了此传感器的特异选择性。我们相信这种传感策略在未来可用于检测多种疾病相关的分子靶标,在生物技术中具有重要的应用价值。