一種固體支撐仿生膜體系的制備方法
【專利摘要】一種固體支撐仿生膜體系的制備方法，涉及一種磷脂膜體系的制備方法。本發(fā)明主要是在含有磷脂的己烷溶劑的電化學池內，滴入一滴水溶液于氧化銦錫（ITO）基底或經(jīng)疏水化處理的ITO基底上。當基底為ITO基底時，由于磷脂分子特殊的兩親性，它的極性頭部會分別自發(fā)的朝向水溶液以及親水化處理的電極表面，從而形成熱力學穩(wěn)定的雙層膜體系；當基底為疏水化處理的ITO電極時，磷脂分子的極性頭部會朝向水溶液，疏水尾部會朝向疏水化的基底，從而形成雜化膜體系。本方法制備的磷脂膜體系沒有漏電電流，阻抗較高，且該方法還具有試劑用量少、膜表面積可控等優(yōu)點。
【專利說明】一種固體支撐仿生膜體系的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體支撐仿生膜體系的制備方法，尤其涉及一種磷脂膜體系的制備方法。
【背景技術】
[0002]生物膜上的離子通道是細胞與周圍環(huán)境進行物質交換的重要途徑，利用支撐膜體系進行離子通道的檢測一直是科學家關注的熱點。常規(guī)電極表面支撐的磷脂膜體系通常使用的電極面積較大(大于0.2cm2)，這使得電極表面粗糙度問題變得十分突出，進而導致磷脂膜的漏電電流很大，膜體系阻抗較低。納米孔支撐的磷脂膜體系雖然阻抗可以達到GQ級別，但是制備過程復雜，而且成本非常昂貴。

【發(fā)明內容】

[0003]基于以上不足之處，本發(fā)明提供一種新型固體支撐仿生膜體系的制備方法。該方法制備的磷脂膜體系沒有漏電電流，阻抗較高，且該方法還具有試劑用量少、膜表面積可控等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的固體支撐仿生膜體系可采用如下兩種方法進行制備:
方法一:
(I)工作電極的表面處理:將ITO (氧化銦錫導電玻璃)電極(約IXlcm2)先后在洗滌劑、蒸餾水和無水乙醇中分別超聲清洗l(Tl5min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20-30 S。
[0005](2)將上述ITO電極放入電解池底部，向其中加入含有磷脂(蛋黃卵磷脂(eggPO或二植烷酰甘油磷脂酰膽堿(DPhPC))的己烷溶液，己烷溶液的加入量占電解池體積的1/3-2/3，密封靜置f 1.5h，使磷脂單層膜在ITO表面充分鋪展，所述磷脂的濃度為
0.1 -0.3mg/mL。
[0006](3)液滴表面單層膜的形成:向上述含有磷脂的己烷溶液中，擠入一滴含有0-5mmol/L K3Fe (CN) 6和I-2mol/L KCl的水溶液，該液滴在溶液中靜置2(T30min，使液滴表面自發(fā)形成磷脂單層膜。
[0007](4)將液滴與ITO電極接觸，在ITO與液滴接觸部分形成磷脂雙層膜。
[0008]方法二:
(I)工作電極的表面處理:將ITO (氧化銦錫導電玻璃)電極(約IXlcm2)先后在洗滌劑、蒸餾水和無水乙醇中分別超聲清洗l(Tl5min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20-30 S。
[0009](2) ITO表面ODS (十八烷基三甲氧基硅烷)自組裝膜的形成:將(I)中處理好的ITO電極浸入新鮮的ODS-甲苯自組裝液(0DS:甲苯(體積比)=1:5(Tl:150)中，密封靜置3 4h后取出后放入甲苯中超聲清洗5-10min，除去自組裝膜表面物理吸附的ODS單體，再用乙醇將ITO表面的甲苯洗凈，最后用氮氣吹干，密封保存待用。[0010](3)將上述經(jīng)過疏水化修飾的ITO電極放入電解池底部，向其中加入含有磷脂(蛋黃卵磷脂(egg PC)或二植烷酰甘油磷脂酰膽堿(DPhPC))的己烷溶液，己烷溶液的加入量占電解池體積的1/3?2/3，然后向溶液中擠入一滴含有(T5mm0l/L K3Fe(CN)fP f2mol/L KCl的水溶液，該液滴在溶液中靜置2(T30min，使液滴表面自發(fā)形成磷脂單層膜，所述磷脂的濃度為 0.1?0.3mg/mL。
[0011](4)將液滴與經(jīng)過疏水化修飾的ITO電極接觸，在疏水化處理的ITO與液滴之間形成ODS磷脂雜化膜。
[0012]本發(fā)明主要是在含有磷脂的己烷溶劑的電化學池內，滴入一滴水溶液于氧化銦錫(ITO)基底或經(jīng)疏水化處理的ITO基底上。當基底為ITO基底時，由于磷脂分子特殊的兩親性，它的極性頭部會分別自發(fā)的朝向水溶液以及親水化處理的電極表面，從而形成熱力學穩(wěn)定的雙層膜體系；當基底為疏水化處理的ITO電極時，磷脂分子的極性頭部會朝向水溶液，疏水尾部會朝向疏水化的基底，從而形成雜化膜體系。將Ag/AgCl參比電極插入水溶液中，當施加電化學信號后，便可對電極表面磷脂雙層膜的電化學性質進行表征。磷脂膜的面積將由滴入溶液的體積以及液滴本身的形狀來控制。與常規(guī)固體表面支撐的仿生膜體系相比，該方法制備的磷脂膜體系沒有漏電電流，膜面積小，因此體系阻抗較高，可用于離子通道的研究；此外，該方法還有試劑用量少、膜表面積可控等優(yōu)點。本發(fā)明制備的磷脂膜體系可為膜生物學、界面化學、生物化學、仿生學和微納米【技術領域】的相關生物膜特性研究和應用提供可靠的技術方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為ITO支撐磷脂雙層膜體系的示意圖；
圖2為加egg PC前后液滴電極的EIS疊加曲線,其中(a)為加egg前的曲線，(b)為加egg PC后的曲線；
圖3為加egg PC前后液滴電極的CV曲線，其中(a)己烷中不含egg PC, (b)含0.2mg/mL egg PC的己燒溶液；
圖4為加egg PC后的CV曲線；
圖5為加egg PC前后液滴電極的EIS阻抗-頻率疊加曲線,其中(a)為加egg前的曲線，(b)為加egg PC后的曲線；電解液為2mol/L KCl溶液。
【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0015]【具體實施方式】一:0DS修飾的ITO表面雜化膜的形成及表征。
[0016](I)工作電極的表面處理。將ITO (氧化銦錫導電玻璃)電極(約I X Icm2)先后在洗滌劑、蒸餾水和無水乙醇中分別超聲清洗l(Tl5min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20?30 S。
[0017](2) ITO表面ODS (十八烷基三甲氧基硅烷)自組裝膜的形成。將(I)中處理好的ITO電極浸入新鮮的ODS-甲苯自組裝液(0DS:甲苯(體積比)=1:100)中，密封靜置3?4h后取出后放入甲苯中超聲清洗5-10min，除去自組裝膜表面物理吸附的ODS單體，再用乙醇將ITO表面的甲苯洗凈，最后用氮氣吹干，密封保存待用。
[0018](3)用固化膠將銅導線與ODS修飾的ITO電極相連，將其放入電解池(1.5cmX 1.5cmX 1.5cm)底部，向其中加入I-2mL濃度為0.2mg/mL egg PC (卵磷脂)的己烷溶液，將進樣裝置伸入己烷溶液中，擠出一微小液滴(液滴為lmmol/L K3Fe(CN)f P 2mol/L KCl的水溶液)，在己烷溶液中靜置2(T30min，使液滴表面自發(fā)形成磷脂單層膜。
[0019](4)液滴表面成膜完成后，將其與ODS修飾的ITO電極接觸，這樣在ITO電極上就形成了 ODS磷脂雜化膜，2(T30min后進行EIS測試。我們對比了己烷中加egg PC前后的液滴電極的EIS曲線。圖2為兩種液滴狀態(tài)下的阻抗疊加曲線和等效電路。在兩種體系中，R1均代表溶液電阻；R2代表磷脂膜形成前后的電荷轉移電阻;W為Warburg阻抗，表示K3Fe (CN)6在電極表面的擴散；0為常相位角原件(η值均接近于1)，磷脂膜形成前，代表ODS自組裝膜的膜電容，磷脂膜形成后，代表ODS-磷脂膜電容。由二者疊加的阻抗-頻率曲線可以看出，磷脂膜形成后，電子轉移電阻明顯升高。經(jīng)擬合得ODS-磷脂雜化膜電阻為21.6ΜΩ，膜電容為0.43 μ F/cm2，該值在磷脂雙層膜的特征電容范圍(0. ? μ F/cm2)之內，證明了 ITO表面雜化膜的形成。
[0020]【具體實施方式】二:ΙΤ0表面磷脂雙層膜的形成及表征。
[0021](I)工作電極的表面處理。將ITO (氧化銦錫導電玻璃)電極(約I X Icm2)先后在洗滌劑、無水乙醇和蒸餾水中分別超聲清洗l(Tl5min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20-30 S。
[0022](2)用固化膠將銅導線與ITO電極相連，將ITO電極放入電解池底部，向其中加入f2mL濃度為0.2mg/mL egg PC (卵磷脂)的己烷溶液，密封靜置f 1.5h，使磷脂單層膜在ITO表面充分鋪展。
[0023](3)液滴表面單層膜的形成。將進樣裝置的針頭伸入含有磷脂的己烷溶液中，擠出一微小液滴(液滴為lmmol/L K3Fe(CN)f PSmoVL KCl的水溶液)，該液滴在溶液中靜置2(T30min，使液滴表面自發(fā)形成磷脂單層膜。
[0024](4)電化學測試。ITO電極表面和液滴表面成膜過程完成后，將液滴與ITO電極表面接觸，在ITO電極上形成磷脂雙層膜(圖l)，2(T30min后進行電化學信號的測量。
[0025]①首先對比己烷中加egg PC前后的液滴電極的CV曲線(圖3-4)。由該圖可以看出，未加egg PC時，[Fe (CN)6] 3V [ Fe (CN) 6]4_電對可直接到達ITO表面接觸，發(fā)生電子的轉移，在CV曲線上表現(xiàn)為明顯的氧化還原峰。而加入egg PC的曲線b，不僅沒有氧化還原峰，而且響應電流也明顯減小(納安級別)，說明ITO表面磷脂膜的形成阻礙了 [Fe(CN) 6]3_/[Fe(CN)6]4_%對到達ITO電極表面，發(fā)生電子轉移。因此，通過對比可知，己烷溶液中加入egg PC后，在ITO表面有磷脂膜的形成。
[0026]②對比了己烷中加egg PC前后的液滴電極的EIS曲線(電解液為2mol/L KCl水溶液)(圖5)。經(jīng)擬合得磷脂膜電阻值為80ΜΩ，磷脂膜電容Q=0.73 μ F/cm2，該值也在磷脂雙層膜的特征電容范圍(0.Π μ F/cm2)之內，證明了 ITO電極表面磷脂雙層膜的形成。
【權利要求】
1.一種固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述方法步驟如下:(1)將表面處理好的ITO電極放入電解池底部，向其中加入含有磷脂的己烷溶液，密封靜置1.5h，使磷脂單層膜在ITO表面充分鋪展；(2)向上述含有磷脂的己烷溶液中，擠入一滴含有(T5mmol/LK3Fe(CN)f-P f2mol/LKCl的水溶液，該液滴在溶液中靜置2(T30min，使液滴表面自發(fā)形成磷脂單層膜；(3)將液滴與ITO電極接觸，在ITO與液滴接觸部分形成磷脂雙層膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述ITO電極的表面處理方法為:將ITO電極先后在洗滌劑、蒸餾水和無水乙醇中分別超聲清洗l(Tl5min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20-30 S。
3.根據(jù)權利要求1所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述磷脂為蛋黃卵磷脂或二植烷酰甘油磷脂酰膽堿。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述磷脂的濃度為0.1-0.3mg/mL。
5.根據(jù)權利要求1所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述己烷溶液的加入量占電解池體積的1/3-2/3。
6.一種固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述方法步驟如下:(1)將經(jīng)過疏水化修飾的ITO電極放入電解池底部，向其中加入含有磷脂的己烷溶液，然后向溶液中擠入一滴含有(T5mm0l/L K3Fe(CN)f-P f2mol/L KCl的水溶液，該液滴在溶液中靜置2(T30min，使液滴表面自發(fā)形成磷脂單層膜；(2)將液滴與經(jīng)過疏水化修飾的ITO電極接觸，在疏水化處理的ITO與液滴之間形成ODS磷脂雜化膜。
7.根據(jù)權利要求6所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述疏水化修飾的ITO電極的制備方法為:將表面處理好的ITO電極浸入新鮮的ODS-甲苯自組裝液中，密封靜置3-4h后取出后放入甲苯中超聲清洗5-10min，除去自組裝膜表面物理吸附的ODS單體，再用乙醇將ITO表面的甲苯洗凈，最后用氮氣吹干，密封保存待用，所述ODS-甲苯自組裝液中ODS與甲苯的體積比為1:50-1:150o
8.根據(jù)權利要求7所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述ITO電極的表面處理方法為:將ITO電極先后在洗滌劑、蒸餾水和無水乙醇中分別超聲清洗l(Tl5min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20-30 S。
9.根據(jù)權利要求6所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述磷脂為蛋黃卵磷脂或二植烷酰甘油磷脂酰膽堿，磷脂的濃度為0.1-0.3mg/mL。
10.根據(jù)權利要求6或9所述的固體支撐仿生膜體系的制備方法，其特征在于所述己烷溶液的加入量占電解池體積的1/3-2/3。
【文檔編號】C03C17/28GK103435269SQ201310366781
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權日:2013年8月21日
【發(fā)明者】韓曉軍, 王雪靖, 李典霖, 李崯雪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學