在自然界中,生命体内存在着各种各样独特的功能结构,科学家们通过不断探索这些复杂的生理过程,为生物学以及材料学的开发应用提供了新思路。离子通道作为生命体中重要的组织结构,对细胞产生信号、维持细胞稳态结构有着不可或缺的作用,因此成为了人们研究生命活动的重要对象。这不仅有助于人们理解生命现象的过程,更促进了化学、生物、材料等学科的交叉发展。生物体内的离子通道可以通过生理条件的改变来选择性地跨细胞膜转运离子,同时,它们也具备离子选择性、离子门控和离子整流等三个基本特征,这些与大多数的生物作用如能量转换息息相关。受此启发,仿生人工纳米通道由于其具备的高稳定性等优点引起了科学家们的广泛关注。仿生纳米通道通常基于通道表面与目标物之间的弱相互作用实现响应特性,但是这种弱相互作用使得构建的仿生纳米通道抗干扰能力低,而反应型的智能纳米通道传感器利用高特异性的化学反应实现对目标物质的专一识别,然而如何通过简易的化学反应策略构建仿生纳米通道来模拟生命体中的离子通道仍然是一个具有挑战性的工作。虽然构建各种反应型的纳米通道已有报道,但是如何通过它们来调控生命体内活性小分子的研究还相对较少。与此同时,生命体内的活性小分子(NO、CO、ONOO-)在生命体内的生理作用以及参与调控离子通道的生命过程已被广泛报道。因此,构建生命体内活性小分子响应的纳米通道不仅有助于我们对生命过程的理解,更在拓展仿生材料在生物领域的应用有着重要的意义。基于此,本文研究了以下两个体系:(1)通过在纳米通道内引入功能分子乙二胺和4-硝基-1,8-萘二酸苷,构建了高性能的CO响应型仿生纳米通道。该纳米通道通过CO特异性氧化还原反应策略调控其表面电荷变化,从而实现了纳米通道的开关状态变化。该体系具有高特异性、稳定性以及可循环检测的优势,实现了CO的高灵敏和高特异性检测。该研究成果为开放智能型纳米传感器提供了一定的理论和实践基础。(2)最近的研究证实了ONOO-对生命体有着至关重要的作用,例如它可以调控生物离子通道进而使平滑肌超极化,基于此,我们在纳米通道内修饰罗丹明1 10以及水合肼构建了对ONOO-特异性响应的仿生纳米通道。该体系可以通过螺环开关化学反应实现对通道开关状态的调控,并展现出ONOO-高特异性检测和高门控效率等优点。这不仅有助于我们理解ONOO-在生命体内调控离子通道的过程,而且为仿生材料在生物医学等领域的研究提供了一定的研究基础。