一种固体支撑仿生膜体系的制备方法
【专利摘要】一种固体支撑仿生膜体系的制备方法，涉及一种磷脂膜体系的制备方法。本发明主要是在含有磷脂的己烷溶剂的电化学池内，滴入一滴水溶液于氧化铟锡（ITO）基底或经疏水化处理的ITO基底上。当基底为ITO基底时，由于磷脂分子特殊的两亲性，它的极性头部会分别自发的朝向水溶液以及亲水化处理的电极表面，从而形成热力学稳定的双层膜体系；当基底为疏水化处理的ITO电极时，磷脂分子的极性头部会朝向水溶液，疏水尾部会朝向疏水化的基底，从而形成杂化膜体系。本方法制备的磷脂膜体系没有漏电电流，阻抗较高，且该方法还具有试剂用量少、膜表面积可控等优点。
【专利说明】一种固体支撑仿生膜体系的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体支撑仿生膜体系的制备方法，尤其涉及一种磷脂膜体系的制备方法。
【背景技术】
[0002]生物膜上的离子通道是细胞与周围环境进行物质交换的重要途径，利用支撑膜体系进行离子通道的检测一直是科学家关注的热点。常规电极表面支撑的磷脂膜体系通常使用的电极面积较大(大于0.2cm2)，这使得电极表面粗糙度问题变得十分突出，进而导致磷脂膜的漏电电流很大，膜体系阻抗较低。纳米孔支撑的磷脂膜体系虽然阻抗可以达到GQ级别，但是制备过程复杂，而且成本非常昂贵。
【发明内容】
[0003]基于以上不足之处，本发明提供一种新型固体支撑仿生膜体系的制备方法。该方法制备的磷脂膜体系没有漏电电流，阻抗较高，且该方法还具有试剂用量少、膜表面积可控等优点。
[0004]本发明的固体支撑仿生膜体系可采用如下两种方法进行制备:
方法一:
(I)工作电极的表面处理:将ITO (氧化铟锡导电玻璃)电极(约IXlcm2)先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗l(Tl5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20-30 S。
[0005](2)将上述ITO电极放入电解池底部，向其中加入含有磷脂(蛋黄卵磷脂(eggPO或二植烷酰甘油磷脂酰胆碱(DPhPC))的己烷溶液，己烷溶液的加入量占电解池体积的1/3-2/3，密封静置f 1.5h，使磷脂单层膜在ITO表面充分铺展，所述磷脂的浓度为
0.1 -0.3mg/mL。
[0006](3)液滴表面单层膜的形成:向上述含有磷脂的己烷溶液中，挤入一滴含有0-5mmol/L K3Fe (CN) 6和I-2mol/L KCl的水溶液，该液滴在溶液中静置2(T30min，使液滴表面自发形成磷脂单层膜。
[0007](4)将液滴与ITO电极接触，在ITO与液滴接触部分形成磷脂双层膜。
[0008]方法二:
(I)工作电极的表面处理:将ITO (氧化铟锡导电玻璃)电极(约IXlcm2)先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗l(Tl5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20-30 S。
[0009](2) ITO表面ODS (十八烷基三甲氧基硅烷)自组装膜的形成:将(I)中处理好的ITO电极浸入新鲜的ODS-甲苯自组装液(0DS:甲苯(体积比)=1:5(Tl:150)中，密封静置3 4h后取出后放入甲苯中超声清洗5-10min，除去自组装膜表面物理吸附的ODS单体，再用乙醇将ITO表面的甲苯洗净，最后用氮气吹干，密封保存待用。[0010](3)将上述经过疏水化修饰的ITO电极放入电解池底部，向其中加入含有磷脂(蛋黄卵磷脂(egg PC)或二植烷酰甘油磷脂酰胆碱(DPhPC))的己烷溶液，己烷溶液的加入量占电解池体积的1/3?2/3，然后向溶液中挤入一滴含有(T5mm0l/L K3Fe(CN)fP f2mol/L KCl的水溶液，该液滴在溶液中静置2(T30min，使液滴表面自发形成磷脂单层膜，所述磷脂的浓度为 0.1?0.3mg/mL。
[0011](4)将液滴与经过疏水化修饰的ITO电极接触，在疏水化处理的ITO与液滴之间形成ODS磷脂杂化膜。
[0012]本发明主要是在含有磷脂的己烷溶剂的电化学池内，滴入一滴水溶液于氧化铟锡(ITO)基底或经疏水化处理的ITO基底上。当基底为ITO基底时，由于磷脂分子特殊的两亲性，它的极性头部会分别自发的朝向水溶液以及亲水化处理的电极表面，从而形成热力学稳定的双层膜体系；当基底为疏水化处理的ITO电极时，磷脂分子的极性头部会朝向水溶液，疏水尾部会朝向疏水化的基底，从而形成杂化膜体系。将Ag/AgCl参比电极插入水溶液中，当施加电化学信号后，便可对电极表面磷脂双层膜的电化学性质进行表征。磷脂膜的面积将由滴入溶液的体积以及液滴本身的形状来控制。与常规固体表面支撑的仿生膜体系相比，该方法制备的磷脂膜体系没有漏电电流，膜面积小，因此体系阻抗较高，可用于离子通道的研究；此外，该方法还有试剂用量少、膜表面积可控等优点。本发明制备的磷脂膜体系可为膜生物学、界面化学、生物化学、仿生学和微纳米【技术领域】的相关生物膜特性研究和应用提供可靠的技术方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为ITO支撑磷脂双层膜体系的示意图；
图2为加egg PC前后液滴电极的EIS叠加曲线,其中(a)为加egg前的曲线，(b)为加egg PC后的曲线；
图3为加egg PC前后液滴电极的CV曲线，其中(a)己烷中不含egg PC, (b)含0.2mg/mL egg PC的己烧溶液；
图4为加egg PC后的CV曲线；
图5为加egg PC前后液滴电极的EIS阻抗-频率叠加曲线,其中(a)为加egg前的曲线，(b)为加egg PC后的曲线；电解液为2mol/L KCl溶液。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0015]【具体实施方式】一:0DS修饰的ITO表面杂化膜的形成及表征。
[0016](I)工作电极的表面处理。将ITO (氧化铟锡导电玻璃)电极(约I X Icm2)先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗l(Tl5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20?30 S。
[0017](2) ITO表面ODS (十八烷基三甲氧基硅烷)自组装膜的形成。将(I)中处理好的ITO电极浸入新鲜的ODS-甲苯自组装液(0DS:甲苯(体积比)=1:100)中，密封静置3?4h后取出后放入甲苯中超声清洗5-10min，除去自组装膜表面物理吸附的ODS单体，再用乙醇将ITO表面的甲苯洗净，最后用氮气吹干，密封保存待用。
[0018](3)用固化胶将铜导线与ODS修饰的ITO电极相连，将其放入电解池(1.5cmX 1.5cmX 1.5cm)底部，向其中加入I-2mL浓度为0.2mg/mL egg PC (卵磷脂)的己烷溶液，将进样装置伸入己烷溶液中，挤出一微小液滴(液滴为lmmol/L K3Fe(CN)f P 2mol/L KCl的水溶液)，在己烷溶液中静置2(T30min，使液滴表面自发形成磷脂单层膜。
[0019](4)液滴表面成膜完成后，将其与ODS修饰的ITO电极接触，这样在ITO电极上就形成了 ODS磷脂杂化膜，2(T30min后进行EIS测试。我们对比了己烷中加egg PC前后的液滴电极的EIS曲线。图2为两种液滴状态下的阻抗叠加曲线和等效电路。在两种体系中，R1均代表溶液电阻；R2代表磷脂膜形成前后的电荷转移电阻;W为Warburg阻抗，表示K3Fe (CN)6在电极表面的扩散；0为常相位角原件(η值均接近于1)，磷脂膜形成前，代表ODS自组装膜的膜电容，磷脂膜形成后，代表ODS-磷脂膜电容。由二者叠加的阻抗-频率曲线可以看出，磷脂膜形成后，电子转移电阻明显升高。经拟合得ODS-磷脂杂化膜电阻为21.6ΜΩ，膜电容为0.43 μ F/cm2，该值在磷脂双层膜的特征电容范围(0. ? μ F/cm2)之内，证明了 ITO表面杂化膜的形成。
[0020]【具体实施方式】二:ΙΤ0表面磷脂双层膜的形成及表征。
[0021](I)工作电极的表面处理。将ITO (氧化铟锡导电玻璃)电极(约I X Icm2)先后在洗涤剂、无水乙醇和蒸馏水中分别超声清洗l(Tl5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20-30 S。
[0022](2)用固化胶将铜导线与ITO电极相连，将ITO电极放入电解池底部，向其中加入f2mL浓度为0.2mg/mL egg PC (卵磷脂)的己烷溶液，密封静置f 1.5h，使磷脂单层膜在ITO表面充分铺展。
[0023](3)液滴表面单层膜的形成。将进样装置的针头伸入含有磷脂的己烷溶液中，挤出一微小液滴(液滴为lmmol/L K3Fe(CN)f PSmoVL KCl的水溶液)，该液滴在溶液中静置2(T30min，使液滴表面自发形成磷脂单层膜。
[0024](4)电化学测试。ITO电极表面和液滴表面成膜过程完成后，将液滴与ITO电极表面接触，在ITO电极上形成磷脂双层膜(图l)，2(T30min后进行电化学信号的测量。
[0025]①首先对比己烷中加egg PC前后的液滴电极的CV曲线(图3-4)。由该图可以看出，未加egg PC时，[Fe (CN)6] 3V [ Fe (CN) 6]4_电对可直接到达ITO表面接触，发生电子的转移，在CV曲线上表现为明显的氧化还原峰。而加入egg PC的曲线b，不仅没有氧化还原峰，而且响应电流也明显减小(纳安级别)，说明ITO表面磷脂膜的形成阻碍了 [Fe(CN) 6]3_/[Fe(CN)6]4_%对到达ITO电极表面，发生电子转移。因此，通过对比可知，己烷溶液中加入egg PC后，在ITO表面有磷脂膜的形成。
[0026]②对比了己烷中加egg PC前后的液滴电极的EIS曲线(电解液为2mol/L KCl水溶液)(图5)。经拟合得磷脂膜电阻值为80ΜΩ，磷脂膜电容Q=0.73 μ F/cm2，该值也在磷脂双层膜的特征电容范围(0.Π μ F/cm2)之内，证明了 ITO电极表面磷脂双层膜的形成。
【权利要求】
1.一种固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下:(1)将表面处理好的ITO电极放入电解池底部，向其中加入含有磷脂的己烷溶液，密封静置1.5h，使磷脂单层膜在ITO表面充分铺展；(2)向上述含有磷脂的己烷溶液中，挤入一滴含有(T5mmol/LK3Fe(CN)f-P f2mol/LKCl的水溶液，该液滴在溶液中静置2(T30min，使液滴表面自发形成磷脂单层膜；(3)将液滴与ITO电极接触，在ITO与液滴接触部分形成磷脂双层膜。
2.根据权利要求1所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述ITO电极的表面处理方法为:将ITO电极先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗l(Tl5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20-30 S。
3.根据权利要求1所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述磷脂为蛋黄卵磷脂或二植烷酰甘油磷脂酰胆碱。
4.根据权利要求1或3所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述磷脂的浓度为0.1-0.3mg/mL。
5.根据权利要求1所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述己烷溶液的加入量占电解池体积的1/3-2/3。
6.一种固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下:(1)将经过疏水化修饰的ITO电极放入电解池底部，向其中加入含有磷脂的己烷溶液，然后向溶液中挤入一滴含有(T5mm0l/L K3Fe(CN)f-P f2mol/L KCl的水溶液，该液滴在溶液中静置2(T30min，使液滴表面自发形成磷脂单层膜；(2)将液滴与经过疏水化修饰的ITO电极接触，在疏水化处理的ITO与液滴之间形成ODS磷脂杂化膜。
7.根据权利要求6所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述疏水化修饰的ITO电极的制备方法为:将表面处理好的ITO电极浸入新鲜的ODS-甲苯自组装液中，密封静置3-4h后取出后放入甲苯中超声清洗5-10min，除去自组装膜表面物理吸附的ODS单体，再用乙醇将ITO表面的甲苯洗净，最后用氮气吹干，密封保存待用，所述ODS-甲苯自组装液中ODS与甲苯的体积比为1:50-1:150o
8.根据权利要求7所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述ITO电极的表面处理方法为:将ITO电极先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗l(Tl5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20-30 S。
9.根据权利要求6所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述磷脂为蛋黄卵磷脂或二植烷酰甘油磷脂酰胆碱，磷脂的浓度为0.1-0.3mg/mL。
10.根据权利要求6或9所述的固体支撑仿生膜体系的制备方法，其特征在于所述己烷溶液的加入量占电解池体积的1/3-2/3。
【文档编号】C03C17/28GK103435269SQ201310366781
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】韩晓军, 王雪靖, 李典霖, 李崯雪 申请人:哈尔滨工业大学