图 组装-反应时间尺度分离策略对复合氧化石墨烯膜层间结构的调控及纳米限域水化机制

　　在国家自然科学基金重大项目“组织器官仿生控冰冻存的分子机制”（批准号：T2293760）等资助下，中国科学院理化技术研究所王健君研究员团队联合上海同步辐射光源、多所高校与科研院所协同攻关，在仿生控冰冻存关键材料领域取得进展。研究成果以“层间距精确可控的氧化石墨烯-多巴胺膜（Graphene oxide-polydopamine membranes with controlled interlayer spacing）”为题，于2026年7月15日在《自然》（Nature）杂志上在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10765-4。

　　器官低温保存是器官移植、再生医学等领域亟待攻克的核心技术难题。传统冻存方法依赖化学抗冻剂（如DMSO），无法解决器官内部传质不均问题，且存在细胞毒性、复温困难等固有缺陷。因此，如何实现“时序控冰”是器官冻存的核心目标之一。研究团队原创“多巴胺组装-聚合时序分离制备技术”，成功研制出层间距高精度、水环境长效稳定的氧化石墨烯-多巴胺复合纳米限域膜（GOMs）。该复合膜层间距精确可控、在水中长期稳定，并保留充足的亚纳米通道保障高通量输运；其水渗透率达67.9Lm⁻²h⁻¹bar⁻¹，可持续产水30天，比传统膜高1~2个数量级。这一发现首次在分子层面建立了限域尺寸、水分子氢键与相变行为的定量关联，为解析耐寒生物防冻机制、搭建器官仿生冻存微环境提供关键材料，有望为完整器官的长效高质量保存开辟新的研究路径。