专利名称：纳米气泡制备及其抗污作用评价装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电化学方法制备纳米气泡，并用于评价其表面抗吸附作用的 装置，特别涉及可重复的定量纳米气泡制备，控制蛋白等生物污染程度。
背景技术：
蛋白质吸附/去吸附也是普遍存在而且非常复杂的自然现象,阻止蛋白质的非特异 性吸附， 一直都是胶体与界面科学研究面临的一个重大挑战。在食品加工过程中，机 械内表面暴露于生物介质，通常会因蛋白质等生物大分子的非特异性吸附而被污染。 蛋白质吸附及其后的微生物滋生，严重危害食品卫生与安全。在船舶表面和网筛上， 生物分子以及微生物的粘附都会导致不良后果，例如堵塞网眼，增加航行阻力，以及 腐蚀机械表面，缩短其使用寿命。生物医学工程中人造器官、组织工程、生物芯片、 生物传感器等的研制也都必须考虑阻止蛋白质的非特异性吸附。
已发表的文章和公开的专利申请显示，纳米气泡可以用于生物介质中的导体表面 吸附控制。纳米气泡不仅可以预先制备于导体表面，大幅度减少表面蛋白的吸附，也 可以在已吸附蛋白的表面制备纳气泡，将已吸附蛋白去吸附。
目前，纳米气泡去吸附研究和实际应用中尚无专用仪器，主要依靠手工操作。影 响纳米气泡去吸附作用的因素很多，包括电解质(种类、浓度)、电极间的距离、电源 (电压，电流，功率)、时间等，尚无装置能够全面调节和记录这些参数。这就导致了 在研究和应用中，纳米气泡去吸附结果的重现性较差。
上述问题中，电解质的一致性容易控制，处理时间也可以把握，本发明设计的装 置可用以解决其他两个问题，即电源和电极间距。适当应用本装置，可以实现可重复， 可调控的纳米气泡制备，并评价其抗污作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种纳米气泡制备及其抗污作用 评价装置。
具体地说，本发明装置包括两个部分 一是可调恒定电源[9]，即在不同的电化学 处理条件下，按照输入参数供电，提供恒压、恒流或者恒定功率电源；二是支架结构 (如图l、图2所示)，其结构采用绝缘材料制作上、下两块面板，由绝缘材料支撑柱 [3]将两块面板平行固定， 一个面板作为底面板[2], —端电极[a， b, c]固定在底面板 [2]上，该端电极由金属电极垫片[6]和导线构成；另一个面板作为上面板[l],另一端 电极[a， p， y]固定在上面板[1]上，该端电极由刻度螺母[7]和侧面有刻度线的电极 螺杆[4]构成，可调恒定电源[9]分别与两端的电极连接。
本发明所述的电极不限于三组，也可以是更少或者更多组电极，视装置要求的测 试工作量而定。
本装置可实现电化学处理条件可控、可重复，使得由此产生的纳米气泡及其防污、祛污作用也可重复，可控。
本发明装置在工件过程中，可以将三组电极或串联或并联，并根据不同的电化学 处理条件设置电源输出为恒流或恒压，以保证通过每组电极上被测试导体的电流参数 一致，确保电源参数(电流、电压、功率)的稳定。
本发明电极间距由上面板端的电极的刻度螺母[7]和电极螺杆[4]控制。电极螺杆 [4]的螺距可设定为一个固定值，而刻度螺母[7]表面的刻度将螺母的内周长均分为相 应的份额，刻度螺母[7]和电极螺杆[4]的配合，可以控制步长。下面板端的电极固定 不动，可以直接将带测试导体放在下面板端的电极上[A， B, C]。首先将电极螺杆[4] 下旋，使其下端接触到待测导体，而后上旋，上旋的距离即为电极间距，本装置可以 将两端电极的间距误差控制在0. Olm附以内。这一设计较为完美地解决了电极间距控 制问题。
在本发明的操作过程中，为了排除其他误搡作的可能，在电化学处理过程中，也 可以随时用电流、电压测试表(如万用电表)对各处的电流、电压进行监测，以保证 各电化学处理条件稳定地处于设定状态。
本发明所述的装置，结构简单，操作方便，能精确地控制电极间距和电源输出， 可以实现可重复、可调控的纳米气泡制备，并能准确地评价其抗污作用。
附图1为本发明装置的原理图。其中A、 B、 C为下面板端的一组电极，a， p， Y 为上面板端的一组电极。
附图2为本发明装置原理图的剖面示意图。其中1为上面板、2为下面板、3为,支 撑柱、4为电极螺杆、5为电解质溶液、6为金属电极垫片、7为刻度螺母，8为待测 导体片、9为可调恒定电源。图中相同部分(件)未作标记。
具体实施例方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。 实施例1:装置的搭建
本发明装置包括两个部分 一是可调恒定电源9; 二是支架结构(如图1、图2 所示)，其结构釆用绝缘材料制作上、下两块面板，由绝缘材料支撑柱3将两块面板平 行固定， 一个面板作为底面板2， 一端电极A、 B、 C固定在底面板2上，该端电极由 金属电极垫片6和导线构成；另一个面板作为上面板l，另一端电极a、 P、 Y固定在 上面板l上，该端电极由刻度螺母7和侧面有刻度线的电极螺杆4构成，可调恒定电 源9分别与两端的电极连接。
待测导体片8放置于电极垫片6上，并滴上电解质溶液5，装置即可开始工作， 评测待测导体片8表面纳米气泡的抗污效果。
在本实施例中，设置螺杆的螺距为0.5mm，螺母的内周长均分为50份，控制的步 长为0.01mm。在下面板上的电极固定不动，可以直接将带测试导体放在电极上A、 B、 C所连接的不锈钢片上。首先将螺杆旋到接触待测导体，而后倒退，倒退距离即为电极间距。有本装置支架的支持，可以将电极间距误差控制在0.01mm以内。 实施例2:不锈钢表面纳米气泡抗污作用评价
实施例中的表面选用不锈钢(316L)表面，制成直径为1厘米厚1.5毫米的圆形 薄片。生物污染物为1311标记的牛血清白蛋白。不锈钢表面吸附的蛋白质数量由T" 计数器(SN-967,上海日环)测定放射性来确定。为实施的方便，在本实施例的装置 中，可调恒定电源釆用北京六一电泳仪(DYY-2C)作为电源，设为恒压模式，电压为 2V。将两不锈钢片分别置于电极A， B上，再按照前述方法调节电极间距为l.OOmm， 滴上电解质溶液(磷酸缓冲液，pH7.4， 0.05M)。将电路a-A， p-B并联连接，用万用 表检测发现两电路中电流均在140nA-170jiA间波动，表明两电路工作状态均良好。
通电3分钟后，撤去电压，清水冲洗后，测定放射性，将此时的值与电化学处理 前的数值作比较，即可知纳米气泡的去污效率。
五次重复实验的结果显示，纳米气泡的去污效率为10.5±0.2%，标准误差不到实 际测量值的2%，而徒手操作时，标准误差可达实际测量值的30%以上。在对照实验中， 仅用纯水冲洗不锈钢表面，其去污效率为2.7±0. 1%，标准误差超过实测值的3%,但 其偏差绝对值与使用本装置后的电化学处理组相当。这表明实验中使用该装置后，实 验结果的稳定性大幅度提髙，数据的可靠性增强。
权利要求
1、一种纳米气泡制备及其抗污作用评价装置，其特征是包括可调恒定电源[9]、支架结构，支架结构采用绝缘材料制作上、下两块面板，由绝缘材料支撑柱[3]将两块面板平行固定，一个面板作为底面板[2]，一端电极(A，B，C)固定在底面板[2]上，该端电极由金属电极垫片[6]和导线构成；另一个面板作为上面板[1]，另一端电极(α，β，γ)固定在上面板[1]上，该端电极由刻度螺母[7]和侧面有刻度线的电极螺杆[4]构成，可调恒定电源[9]分别与两端的电极连接。
全文摘要
一种纳米气泡制备及其抗污作用评价装置，包括可调恒定电源[9]、支架结构，支架结构采用绝缘材料制作上、下两块面板，由绝缘材料支撑柱[3]将两块面板平行固定，一个面板作为底面板[2]，一端电极(A，B，C)固定在底面板[2]上，该端电极由金属电极垫片[6]和导线构成；另一个面板作为上面板[1]，另一端电极(α，β，γ)固定在上面板[1]上，该端电极由刻度螺母[7]和侧面有刻度线的电极螺杆[4]构成，可调恒定电源[9]分别与两端的电极连接，本发明所述的装置，结构简单，操作方便，能精确地控制电极间距和电源输出，可以实现可重复、可调控的纳米气泡制备，并能准确地评价其抗污作用。
文档编号G01N33/00GK101566613SQ20091013226
公开日2009年10月28日 申请日期2009年4月24日 优先权日2008年12月10日
发明者吴丽萍, 吴志华, 军 张, 徐京鹏, 杨安树, 陈红兵 申请人:南昌大学