纳米多孔二氧化硅片剂利用生物启发孔隙中水自扩散系数量化生物分子与纳米颗粒

摘要

受硅藻壳复杂纳米结构启发，我们提出一种利用工程化纳米多孔二氧化硅片剂量化水中悬浮生物分子或纳米颗粒浓度的新方法。该方法基于水在纳米孔限域中自扩散系数降低的充分确立现象——这一现象随溶质存在进一步调控。通过测量限域水扩散率（如准弹性中子散射 QENS 或扩散加权磁共振成像 D-MRI），可推断溶质浓度，准确度达亚百分级。分子动力学模拟和文献数据证实水扩散率与溶质负载间的稳健相关性，而孔隙填充时间估算表明，对于现实片剂尺寸，协议可在一小时内完成。这种生物启发纳米计量策略为检测水环境中新兴纳米污染物和痕量生物分子提供了快速、低成本的替代方案。

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