在生物体中,细胞的多种离子通道通过与外部环境交换离子来调节许多重要的细胞功能。关于生物离子通道转运特性的研究,对基础生物学研究具有重要的意义。然而,天然的通道蛋白由于极不稳定,限制了其在体外环境中作为实验材料的应用。近年来,关于离子通道的研究蓬勃发展,构建人造离子通道在生物离子通道传输机制的研究中发挥着重要的作用,并为智能仪器的应用奠定基础。氧化石墨烯与DNA可通过π-π堆叠进行相互作用,也被广泛用于生物传感、纳米器件研究。本论文基于氧化石墨烯和DNA相互作用,借以偶氮苯嵌入DNA的光学异构特性以及T-Hg2+-T特有的结构,构建离子通道,用于视紫红质样蛋白的仿生与Hg2+的检测。本论文研究工作为其他仿生器件制备、离子驱动型人工离子通道的构建提供参考依据。具体内容如下:1.视紫红质样离子门控构建用于高效光控离子运输视紫红质,由视蛋白和同分异构的视黄醛构成,通过将光信号转化为电信号充当初级光感受器。在该论文本部分工作中,我们构建了一种氧化石墨烯-仿生DNA-纳米通道结构用于光调节的离子门控。受启发于视紫红质,我们在阳极氧化铝薄膜表面引入可用于光调节的Azo（偶氮苯）-DNA。通过分别在可见光和紫外光下灵活地调节偶氮苯的顺式和反式状态,控制氧化石墨烯与Azo-DNA的相互作用,从而将这个离子门控在“开”和“关”之间切换。由于氧化石墨烯的高阻隔性,以及阻挡层中存在的直径极小的通道,我们所构建的离子门控对于离子运输具有很高的控制效率,而且由于两个元素都是首次用于构建离子门控,该视紫红质样离子门控的构建可以为离子通道、离子功能以及离子量的研究提供一种新的模型和方法。此外,由于具有简单易操作、良好的生物相容性和极强的普适性等优势,这个基于生物启发所构建的器件在光学传感器、光电转换元件、可控给药等方面具有潜在的应用前景。2.Hg2+驱动型离子门控用于金属离子的一步超灵敏检测在论文本部分工作中,基于DNA与氧化石墨烯相互作用,利用T-Hg2+-T结构的形成与调控,我们构建了人工离子门控,并且用于检测溶液中的Hg2+。氧化石墨烯是一种吸附材料,与单链的DNA有很强的相互作用,因此我们以阳极氧化铝薄膜的阻挡层为模板,修饰polyT序列DNA。在没有Hg2+的情况下,氧化石墨烯被吸附在阳极氧化铝薄膜的表面,离子通道处于关闭状态。然而,在Hg2+存在的情况下,Hg2+通过T-Hg2+-T配位化学辅助单链DNA形成双链结构,这时氧化石墨烯被双链DNA产物释放,人工离子门控被开启。进一步研究表明,该人工离子通道也可用于Hg2+的检测,而且具有较低的检测限。该离子门控传感设计对其它具有相同性质金属离子的检测也具有参考价值,比如可借以形成C-Ag+-C结构对Ag+进行检测分析。因此,论文该部分工作对于构建以氧化石墨烯与DNA相互作用为基础构建离子通道并用于金属离子的分析具有一定的示范作用。