在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法

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在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法
【專利摘要】本發明公開了一種在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法。所述方法為：一、利用等離子體氧化技術圖案化自組裝膜表面；二、在圖案化自組裝膜表面上進行層層自組裝或金/銀納米粒子的組裝，構建微米級別的溝槽結構；三、在溝槽結構的上面利用巨型磷脂泡囊的鋪展制備遠離基底的仿生膜。本發明將等離子體氧化技術與層層組裝（及納米技術）應用到支撐磷脂雙層膜的制備中，實現了遠離基底的仿生膜的制備，突破性地擴大了支撐磷脂雙層膜陣列的制備方法，為膜生物物理學、生物化學、仿生學和微納米【技術領域】的相關膜特性研究提供了可靠的技術方法。
【專利說明】在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種仿生膜的構建方法，具體涉及一種在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法。

【背景技術】
[0002] 支撐磷脂雙層膜由于其具有良好的流動的性質而被廣泛地用于生物膜的生物物理性質研究。而常規支撐磷脂雙層膜膜層和基底之間僅有lnnT2nm的距離，這限制了具有較大膜外部分的跨膜蛋白的重組，從而影響膜蛋白的構象和功能。這是目前利用人工模擬體系跨I吳蛋白質功能和結構的研究的瓶頸。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的是提供一種在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，將等離子體氧化技術與層層組裝(及納米技術）應用到支撐磷脂雙層膜的制備中，實現了遠離基底的仿生膜的制備，突破性地擴大了支撐磷脂雙層膜陣列的制備方法，為膜生物物理學、生物化學、仿生學和微納米【技術領域】的相關膜特性研究提供了可靠的技術方法。
[0004] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其具體實施步驟如下：一、利用等離子體氧化技術圖案化自組裝膜表面；二、在圖案化自組裝膜表面上進行層層自組裝或金/銀納米粒子的組裝，構建微米級別的溝槽結構；三、在溝槽結構的上面利用巨型磷脂泡囊的鋪展制備遠離基底的仿生膜。
[0005] 本發明具有以下優點： 1、本發明利用等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上層層組裝聚電解質和金/ 銀納米粒子的吸附構建出微米級別的溝槽結構，溝深可在5nnTl50 nm之間調節，并在其上面實現了巨型磷脂泡囊的鋪展進而實現了遠離基底的仿生膜的制備。
[0006] 2、該制備方法具有操作簡單、反應條件溫和、穩定性好、成本低等優點。
[0007] 3、遠離基底的仿生膜且具流動性好，適合跨膜蛋白質的重組等優點，能夠在細胞生物學、膜生物物理學、生物化學、仿生學和微納米【技術領域】的相關生物膜特性和細胞模擬等研究和應用方面具有重大應用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為PDMS印章表面微圖案；圖2為層層組裝12個雙層后顯微鏡照片；圖3為原子力顯微鏡觀察層層組裝后基底表面照片；圖4為在AFM照片表面劃線，觀察溝槽結構高度差的照片；圖5為泡囊在遠離基底表面鋪展的熒光顯微鏡照片。

【具體實施方式】
[0009] 下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。
[0010]

【具體實施方式】一：本實施方式提供了一種聚電解質層層組裝并利用等離子體氧化技術圖案化法構建生物膜的方法，在等離子體氧化技術圖案化的0DS自組裝膜上層層組裝聚電解質，并在其上構建遠離基底的仿生膜，具體步驟如下：一、基底的預處理及0DS (十八烷基三甲氧基硅烷）自組裝；二、利用PDMS (聚二甲基硅氧烷）及等離子體氧化技術實現基底的圖案化構造；三、利用聚電解質層層組裝技術完成溝槽結構的構建；四、制備磷脂泡囊并通過其在溝槽表面自發破裂鋪展完成生物膜的構建，具體構建方法如下：用移液槍移取5~10 41^、5~15 11^/1111叫8?(：(蛋黃卵磷脂）溶液，均勻涂覆在清洗過的ΙΤ0 (氧化銦錫）電極導電面上(兩片電極均用此法處理)，自然干燥。使用聚四氟乙烯方槽將兩片ΙΤ0電極分開，槽內充滿去離子水。在兩片ΙΤ0電極間施加（3~10V，l~1000Hz)交流電場，經過l~4h后，直徑為10 μπΓ?ΟΟμπι的巨型磷脂囊泡形成并脫離電極。將巨型磷脂囊泡加水稀釋后與PBS (ρΗ=7)等體積混合至濃度為0.5~lmg/mL。將組裝后的基底浸入泡囊溶液中，孵育l~4h，即可得到遠離基底的磷脂雙層膜陣列。
[0011]

【具體實施方式】二：本實施方式提供了一種聚電解質層層組裝并利用等離子體氧化技術圖案化法構建生物膜的方法，其具體實施步驟如下：一、基底的預處理及0DS (十八烷基三甲氧基硅烷）自組裝：將玻璃基底用無水乙醇和蒸餾水各超聲清洗5 mirTlO min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20 s~30 s。將清洗干凈的基底放入0DS的甲苯溶液（0DS與甲苯的體積比為 1:5(Tl: 150)中自組裝2~4小時，組裝結束后用甲苯清洗并氮氣吹干待用。
[0012] 二、利用PDMS (聚二甲基硅氧烷）及等離子體氧化技術實現基底的圖案化：將表面具有微圖案的PDMS (聚二甲基硅氧烷）印章（圖1)壓在0DS自組裝的玻片上，進行lmirT5min的氧氣等離子體氧化，將PDMS印章去掉即可完成基底表面的圖案化構建。
[0013] 三、利用聚電解質層層組裝技術完成溝槽結構的構建：將0. 2M的ΚΗ2Ρ04和Κ2ΗΡ04按體積比5. 3:94. 7配制成pH=8的PBS (磷酸鹽緩沖液)。層層組裝時需要將帶有相反電荷的聚電解質由靜電吸附作用在基底上逐層交替沉積，本實施方式中使用的是帶正電荷的TODA (聚4-苯乙烯磺酸鈉）和帶負電荷的PSS，將其用pH=8 的PBS溶液作為溶劑，配制濃度為2mg/mL的TODA和PSS兩種溶液，溶液中額外添加0. 5 Μ 的KC1。圖案化的0DS自組裝膜表面由兩種區域組成：一種是圖案化時，被PDMS印章壓印的區域，其表面由于未被等離子體氧化而仍為疏水性的甲基；另一種區域是圖案化時，未被印章壓印的區域，其表面的甲基被超氧離子氧化為親水性的羧基，表面帶有負電荷。將圖案化后的基底浸沒于配制好的帶正電荷的TODA溶液中進行自組裝10mirT20min，表面為羧基的區域可以由靜電吸附作用吸附帶正電荷的roDA分子。將其取出并浸洗于稀釋過的PBS 溶液中，用去離子水清洗并用氮氣吹干，之后將其浸沒于帶負電荷的PSS溶液中進行自組裝10mirT20min，按上述步驟清洗后即可得到一個TODA/PSS聚電解質雙層，重復上述步驟，即可制備多個TODA/PSS雙層（圖2)。制備7個雙層后，其膜層與基底距離可達150nm (圖 3-4)。
[0014] 四、制備磷脂泡囊并通過其在表面自發破裂鋪展完成遠離基底的仿生膜的構建：用移液槍移取5 μ? 10 mg/ml egg PC (蛋黃卵磷脂）溶液，均勻涂覆在清洗過的ΙΤ0(氧化銦錫）電極導電面上(兩片電極均用此法處理)，自然干燥。使用聚四氟乙烯方槽將兩片ΙΤ0 電極分開，槽內充滿去離子水。在兩片ΙΤ0電極間施加（5V，10Hz)交流電場，經過4h后，直徑為50μπι的巨型磷脂囊泡形成并脫離電極。將巨型磷脂囊泡加水稀釋后與PBS (pH=7) 等體積混合至濃度為lmg/mL。將組裝后的基底浸入泡囊溶液中，孵育4h，即可得到遠離基底的磷脂雙層膜陣列（圖5)。
[0015]

【具體實施方式】三：本實施方式提供了一種聚電解質層層組裝并利用等離子體氧化技術圖案化法構建生物膜的方法，在等離子體氧化技術圖案化的氨基自組裝膜表面鍍金/ 銀膜，并在其上面構建遠離基底的仿生膜，具體實施步驟如下：一、基底的預處理及APTES (3-氨丙基三乙氧基硅烷）自組裝；二、利用PDMS (聚二甲基硅氧烷）及等離子體氧化技術實現基底的圖案化構造；三、合成金/銀膠納米粒子，利用靜電吸附作用完成納米粒子在氨基表面的吸附與固定；四、制備磷脂泡囊并通過其在表面自發破裂鋪展完成生物膜的構建。
[0016]

【具體實施方式】四：本實施方式提供了一種聚電解質層層組裝并利用等離子體氧化技術圖案化法構建生物膜的方法，其具體實施步驟如下：一、基底的預處理及APTES (3-氨丙基三乙氧基硅烷）自組裝：將玻璃基底用無水乙醇和蒸餾水各超聲清洗5 mirTlO min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20 s?30 s。將清洗干凈的基底放入APTES的甲苯溶液（APTES與甲苯的體積比為1:5(Tl: 150)中自組裝2~4小時，組裝結束后用甲苯清洗并氮氣吹干待用。
[0017] 二、利用PDMS及等離子體氧化技術實現基底的圖案化構造：將表面具有微圖案的PDMS印章壓在完成APTES自組裝的玻片上，進行lmirT5min的氧氣等離子體氧化，完成基底表面的圖案化構建。
[0018] 三、合成金/銀膠納米粒子及納米粒子在氨基表面的吸附與固定：采用Frens制金法，移取50mL0. 01%HAuC14溶液于燒杯，加熱至沸，在劇烈攪拌下，快速加入新配的1%檸檬酸鈉溶液5ml，連續煮沸5min，溶液顏色由深藍變為紅色，并保持穩定，即得到紅色的膠體金。
[0019] 稱取80mg的AgN03溶于250ml蒸餾水中，加熱煮沸，在劇烈攪拌下，快速加入新配制的1%檸檬酸鈉溶液5ml，繼續煮沸lh，冷卻至室溫，得到膠體銀。
[0020] 將圖案化后的基底浸沒在金/銀膠溶液中4tTl2h，納米粒子即可由靜電吸附作用完成在圖案化后的基底表面上的吸附與固定。
[0021] 四、制備磷脂泡囊并通過其在表面自發破裂鋪展完成遠離基底的仿生膜的構建：用移液槍移取5 μ? 10 mg/ml egg PC (蛋黃卵磷脂）溶液，均勻涂覆在清洗過的ITO(氧化銦錫）電極導電面上(兩片電極均用此法處理)，自然干燥。使用聚四氟乙烯方槽將兩片ITO 電極分開，槽內充滿去離子水。在兩片ΙΤ0電極間施加（5V，10Hz)交流電場，經過4h后，直徑為50μπι的巨型磷脂囊泡形成并脫離電極。將巨型磷脂囊泡加水稀釋后與PBS (pH=7) 等體積混合至濃度為lmg/mL。將組裝后的基底浸入泡囊溶液中，孵育4h，即可得到遠離基底的磷脂雙層膜陣列。
【權利要求】
1. 一種在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述方法步驟如下：一、利用等離子體氧化技術圖案化自組裝膜表面；二、在圖案化自組裝膜表面上進行層層自組裝或金/銀納米粒子的組裝，構建微米級別的溝槽結構；三、在溝槽結構的上面利用巨型磷脂泡囊的鋪展制備遠離基底的仿生膜。
2. 根據權利要求1所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述步驟一的具體步驟為：將表面具有微圖案的PDMS印章壓在自組裝的玻片上，進行lmirT5min的氧氣等離子體氧化，將PDMS印章去掉即可完成基底表面的圖案化構建。
3. 根據權利要求1或2所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述自組裝膜為ODS自組裝膜或APTES自組裝膜。
4. 根據權利要求3所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述ODS自組裝膜的組裝方法為：將玻璃基底用無水乙醇和蒸餾水各超聲清洗5 mirTlO min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20 s~30 s ;將清洗干凈的基底放入ODS的甲苯溶液中自組裝2~4小時，組裝結束后用甲苯清洗并氮氣吹干待用。
5. 根據權利要求3所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述自組裝膜為ODS自組裝膜時，在圖案化自組裝膜表面上進行層層自組裝，構建微米級別的溝槽結構。
6. 根據權利要求3所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述APTES自組裝膜的組裝方法為：將玻璃基底用無水乙醇和蒸餾水各超聲清洗5 mirTlO min，用氮氣吹干后置于等離子清洗機中處理20 s~30 s ; 將清洗干凈的基底放入APTES的甲苯溶液中自組裝2~4小時，組裝結束后用甲苯清洗并氮氣吹干待用。
7. 根據權利要求3所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述自組裝膜為APTES自組裝膜時，在圖案化自組裝膜表面上進行金/銀膠納米粒子的組裝，構建微米級別的溝槽結構。
8. 根據權利要求1所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述步驟三的具體步驟為：用移液槍移取5~10 μ?、5~15 mg/ml egg PC溶液，均勻涂覆在清洗過的ΙΤΟ電極導電面上，自然干燥；使用聚四氟乙烯方槽將兩片ITO電極分開，槽內充滿去離子水；在兩片ITO電極間施加:Tl0V、l~1000Hz的交流電場，經過1~4 h后，巨型磷脂囊泡形成并脫離電極；將巨型磷脂囊泡加水稀釋后與ρΗ=7 的PBS等體積混合至濃度為0. 5~1 mg/mL ;將組裝后的基底浸入泡囊溶液中，孵育l~4h，即可得到遠離基底的磷脂雙層膜陣列。
9. 根據權利要求8所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述巨型磷脂囊泡的直徑為10 μ πΓ?ΟΟ μ m。
10. 根據權利要求1、5或7所述的在等離子體氧化技術圖案化的自組裝膜表面上構建遠離基底的仿生膜的方法，其特征在于所述溝槽結構中，溝深為5nnTl50 nm。
【文檔編號】B81C1/00GK104058365SQ201410281890
【公開日】2014年9月24日申請日期:2014年6月23日優先權日:2014年6月23日
【發明者】韓曉軍, 呂鵬申請人:哈爾濱工業大學

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