一種表面修飾的納米通道膜及其制備方法與應用與流程

本發明屬于納米材料領域，更具體地，涉及一種表面修飾的納米通道膜及其制備方法與應用。

背景技術：

金屬納米顆粒自身具有獨特的光電子性能，較高的比表面積和生物相容性；通過改變納米顆粒的大小、形狀、以及環境，可以調控自身的氧化還原性、熒光/猝滅性、導電性、表面功能化和表面等離子體共振等性質；由于以上優良的物理化學性質，近年來引起了人們極大的重視。2014年chanbeumpark制備出了修飾有金納米顆粒的ito膜，該薄膜通過金納米顆粒修飾光敏染料，用于進行光能收集。該實驗中生成的金納米顆粒附著于平面固體基質表面，應用方面具有限制性。

在過去的幾十年里，簡單的響應性納米材料蓬勃發展。人們通過研究形態，材料屬性和表面功能多樣化的納米孔道，相繼制備出了溫度、ph、電壓、光和離子響應性的功能納米材料，而多功能納米孔道的研究目前尚處于初級起步階段。2014年garyw.rubloff團隊開發出了一種孔道兩端修飾有功能基團，中間是裸露孔道內壁的材料，然而該材料中同一修飾物在孔道內的分布是連續均勻的，它限制了材料的多功能化及其在生物檢測等方面的應用。目前，并沒有其它工作能夠在孔道內表面修飾類似生物孔道中蛋白質分布的非連續的、獨立的、零維的納米顆粒。這對于設計和開發出更加復雜、更接近于真實生物孔道的多孔納米材料提出了一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種表面修飾的納米通道膜，其目的在于在納米通道內修飾單分散性的金屬納米顆粒，從而制備出更接近生物孔道結構的納米通道。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種表面修飾的納米通道膜，所述納米通道膜的厚度為12μm～60μm，具有直徑為10nm～600nm，平均密度為10⁷/cm²～10⁹/cm²的納米通道，所述納米通道表面修飾有粒徑為5nm～100nm，密度為10⁵/m²～10⁹/m²單分散性的納米顆粒，所述納米顆粒為金，銀，鈀，鉑或釕中的一種或多種。

優選地，所述納米通道膜的材料為陽極氧化鋁、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯或聚酰亞胺。

作為進一步優選地，所述納米通道膜的材料為陽極氧化鋁。

優選的，所述納米顆粒的粒徑為30nm～80nm，密度為10⁷/m²～10⁸/m²。

按照本發明的另一方面，提供了一種上述納米通道膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)活化處理納米通道膜，所述納米通道膜的厚度為12μm～60μm，具有直徑為10nm～600nm，密度為10⁷/cm²～10⁹/cm²的納米通道；

(2)將所述步驟(1)獲得的納米通道膜置于濾膜的頂部，在所述納米通道膜的上表面添加濃度大于0.02mg/ml的鹽酸多巴胺溶液，用大于-0.01mpa的壓力在濾膜的底部抽濾，使得所述納米通道的內表面附著厚度為1nm～60nm的鹽酸多巴胺溶液；

(3)將所述步驟(2)獲得的納米通道膜浸潤濃度為0.01mm～100mm的前驅體溶液，使得所述前驅體與納米通道的內表面的鹽酸多巴胺在避光條件下充分反應，生成單分散性的納米顆粒，獲得所述表面修飾的納米通道膜，其中，所述前驅體為ag⁺、aucl4^-、pdcl4^-、ptcl6^2-、cd²⁺或ru²⁺。

優選地，所述步驟(2)中抽濾所用的壓力為-0.01mpa～-0.1mpa。

優選地，所述步驟(1)中活化處理的具體方法為，用濃度為1mm～ 10mm的酸溶液處理納米通道膜1min～5min，使所述納米通道的內表面變得粗糙。

優選地，所述步驟(2)中濾膜的孔徑為0.22μm～0.8μm，厚度為0.1mm～0.9mm。

優選地，所述步驟(2)中抽濾的具體方法為，先在濾膜的底部抽濾，使得納米通道膜的上表面的鹽酸多巴胺溶液充分填充于納米通道內部，再繼續真空抽濾1min～30min除去多余的鹽酸多巴胺溶液，使得納米通道的內表面的鹽酸多巴胺溶液的厚度為1nm～60nm。

優選地，在所述(2)和步驟(3)之間，還包括將所述納米通道膜翻轉，并在所述納米通道膜的表面添加濃度大于0.02mg/ml的鹽酸多巴胺溶液；用大于-0.01mpa的壓力抽濾，使得所述納米通道表面附著厚度為1nm～60nm的鹽酸多巴胺溶液。

優選地，所述前驅體溶液為第i前驅體溶液，所述納米顆粒為第i納米顆粒，i為1到n的整數，n為大于1的整數，在所述步驟(3)中，在所述納米通道膜的表面添加濃度為0.01mm～100mm的第一前驅體溶液，使得所述第一前驅體與納米通道表面的鹽酸多巴胺在避光條件下充分反應，生成單分散性的第一納米顆粒，然后重新執行步驟(2)-步驟(3)，使得所述第二前驅體與納米通道表面的鹽酸多巴胺在避光條件下充分反應，生成單分散性的第二納米顆粒，…直至生成單分散性的第n納米顆粒，獲得所述表面修飾的納米通道膜。

優選地，在所述步驟(3)之后還包括，清洗并干燥所述表面修飾的納米通道膜。

優選地，所述鹽酸多巴胺溶液的濃度為0.2mg/ml～20mg/ml。

優選地，所述前驅體溶液的濃度為0.1mm～10mm。

優選地，所述步驟(3)中的反應溫度為5℃～60℃，反應時間為10min～60min。

按照本發明的另一方面，還提供了一種上述納米通道膜在分子檢測中的應用。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于利用了抽濾的方法，使得鹽酸多巴胺與前驅體的氧化還原反應在納米通道內進行，從而生成單分散性的金屬納米顆粒，能夠取得下列有益效果：

1、利用了抽濾的方法，使得鹽酸多巴胺與前驅體的氧化還原反應在納米通道上進行，實現了納米孔道內部同一修飾物的非連續分布；

2、通過調節反應溫度、鹽酸多巴胺溶液的濃度、真空抽濾方式、真空抽濾時間等條件，可以使金屬納米顆粒的尺寸、密度、異質分布等特點實現人為可控化；

3、裸露的金屬納米顆粒可以和巰基相結合，而孔道內壁的羥基能夠與氨基反應，這種現象為實現選擇性表面功能化，以及同一納米孔道的多功能化提供了新的思路；

4、優選通過將納米通道與多種前驅體溶液反應，能在納米通道內制備不同種類的金屬納米顆粒，可以仿生生物孔道內多種蛋白質突起，不同功能化的復雜環境；在催化領域，能形成多反應物共同催化的功能；同時有效地提高生物分子檢測的靈敏度以及光電信號轉化的效率；

5、由于生物孔道內壁具有分散的蛋白質納米突起，能夠協助生物孔道選擇性的完成物質和能量的傳遞；修飾有納米顆粒的微納米孔道，能夠仿生生物孔道內真實的環境，對于研究生命體物質和能量的轉移過程十分必要。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的結構示意圖；

圖2為實施例1中樣品膜片檢測的結果；

圖3為實施例2-5中所得樣品膜片檢測的結果；

圖4為對比例，實施例1，實施例20以及實施例21所得樣品膜片檢測 的結果；

圖5為實施例22所得樣品膜片檢測的結果；

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-氯金酸，2-金納米顆粒，3-多巴胺，4-aao孔道。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本發明提供了一種表面修飾的納米通道膜，所述納米通道膜的材料為表面具有羥基，巰基或羧基等易于表面修飾的基團的材料，例如陽極氧化鋁、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯或聚酰亞胺，納米通道膜的厚度為12μm～60μm，具有直徑為10nm～600nm，平均密度為10⁷/cm²～10⁹/cm²的納米通道，所述納米通道的內表面修飾有粒徑為5nm～100nm，密度為10⁵/m²～10⁹/m²(納米顆粒數/納米通道的內表面積)的單分散性的納米顆粒，納米顆粒的粒徑優選為30nm～80nm，密度優選為10⁷/m²～10⁸/m²，所述納米顆粒為金，銀，鈀，鉑或釕中的一種或多種。該納米通道膜能夠仿生生物孔道內真實的環境，并用于進行分子檢測。

該納米通道膜的制備方法包括以下步驟：

(1)選取納米通道膜并對其進行活化處理，所述納米通道膜的厚度為12μm～60μm，具有直徑為10nm～600nm，密度為10⁷/cm²～10⁹/cm²的納米通道；活化處理的目地是讓納米通道表面變得粗糙更容易附著納米顆粒，具體方法可用酸或堿進行處理，例如用濃度為1mm～10mm的酸溶液處理納米通道膜1min～5min即可使之活化；

(2)將所述步驟(1)獲得的納米通道膜置于孔徑為0.22μm～0.8μm， 厚度為0.1mm～0.9mm的濾膜上，并在所述納米通道膜的表面添加濃度大于0.02mg/ml(優選0.2mg/ml～20mg/ml)的鹽酸多巴胺溶液；用大于-0.01mpa(優選-0.01mpa～-0.1mpa)的壓力抽濾使得納米通道膜表面的鹽酸多巴胺溶液充分填充于納米通道內部，再真空抽濾1min～30min除去多余的鹽酸多巴胺溶液，使得納米通道表面的鹽酸多巴胺溶液的厚度為1nm～60nm；

(3)5℃～60℃下，在所述納米通道膜的表面添加濃度為0.01mm～100mm(0.1mm～10mm)的前驅體溶液，使得納米通道膜充分浸潤前驅體溶液，并令所述前驅體與納米通道表面的鹽酸多巴胺在避光條件下反應10min～60min，生成單分散性的納米顆粒，獲得所述表面修飾的納米通道膜；其中，所述前驅體為ag⁺、aucl4^-、pdcl4^-、ptcl6^2-、cd²⁺或ru²⁺；

(4)清洗并干燥所述表面修飾的納米通道膜。

其中，納米通道表面生成的納米顆粒的粒徑與步驟(2)中抽濾的時間相關，抽濾的時間越長，納米通道表面的鹽酸多巴胺溶液的厚度則越薄，納米顆粒生長的空間則越大，生成的納米顆粒的粒徑則越大。

同理，當多巴胺溶液濃度變小時，由于納米通道表面的鹽酸多巴胺溶液的厚度變薄，因此生成的納米顆粒的直徑則增大，但同時由于鹽酸多巴胺溶液濃度變小，納米顆粒的生長點變少，納米顆粒的密度也變小。

此外，步驟(3)中的反應溫度和反應時間可以影響生成的納米顆粒的密度，反應溫度越高，時間越長，納米顆粒的密度則越大。

如果采用雙面抽濾的方法，例如在所述(2)和步驟(3)之間，將所述納米通道膜翻轉，并在所述納米通道膜的表面添加濃度大于0.02mg/ml的鹽酸多巴胺溶液；用大于-0.01mpa的壓力抽濾，使得所述納米通道表面附著厚度為1nm～60nm的鹽酸多巴胺溶液，可以使得納米通道表面附著的鹽酸多巴胺溶液的厚度不均，從而生成具有不同粒徑分布的納米顆粒。多種不同粒徑的納米顆粒存在，將在孔道內產生兩種不同的有效截面積， 并形成對于兩種不同大小生物分子的匹配和相應的特異性檢測。

如果需要在納米通道表面生成多種納米顆粒，可將前驅體溶液設置為第i前驅體溶液，所述納米顆粒設置為第i納米顆粒，n為納米顆粒的種類數，為大于1的整數，i為1到n的整數，在所述步驟(3)中，在所述納米通道膜的表面添加濃度為0.01mm～100mm的第一前驅體溶液，使得所述第一前驅體與納米通道表面的鹽酸多巴胺在避光條件下充分反應，生成單分散性的第一納米顆粒，然后重新執行步驟(2)-步驟(3)，使得所述第二前驅體與納米通道表面的鹽酸多巴胺在避光條件下充分反應，生成單分散性的第二納米顆粒，…直至生成單分散性的第n納米顆粒，獲得所述表面修飾的納米通道膜。異質納米顆粒的存在能夠為微納米孔道提供可修飾的不同材質界面。首先，在催化應用上，不同貴金屬納米顆粒共存能夠用于非均相催化。其次，通過改變共價鍵的結合方式，能夠在微納米孔道接枝不同生物分子靶標。在微納米孔道內可以實現多生物分子同時檢測。此外，異質納米顆粒的存在能夠在孔道內形成不同的功能區域，能夠應用多種物質和能量形式在孔道內傳遞過程。

對比例

取圓形的陽極氧化鋁膜片(aao)膜片，其直徑為25mm，厚度為60μm，膜片上的孔道直徑為40nm～70nm，平均密度為10⁷/cm²～10⁹/cm²。

配置12％的鹽酸溶液，先取1ml鹽酸溶液鋪于容器底部，在溶液表面小心放入陽極氧化鋁膜片后，再將2ml鹽酸溶液滴加到膜片表面，超聲2min使膜片上的孔道活化，取出膜片用去離子水沖洗數遍，再放入真空抽濾裝置中，用去離子水抽洗至膜片內/外表面均無鹽酸溶液的殘留物，膜片干燥，備用。

實施例1

(1)首先配置12％的鹽酸溶液，先取1ml鹽酸溶液鋪于容器底部，在溶液表面小心放入陽極氧化鋁膜片后，再將2ml鹽酸溶液滴加到膜片表面， 超聲2min，取出膜片用去離子水沖洗數遍，再放入真空抽濾裝置中，用去離子水抽洗至膜片內/外表面均無鹽酸溶液的殘留物，膜片干燥，備用。

(2)模板孔道內表面修飾鹽酸多巴胺溶液

用分析天平稱取少量的鹽酸多巴胺試劑，放入已滅菌的5ml離心管中，加去離子水密封超聲片刻使之完全溶解(鹽酸多巴胺溶液的濃度為2mg/ml)。

將經過鹽酸處理的陽極氧化鋁膜片(aao)置于混合纖維樹脂濾膜(濾膜的孔徑為0.45μm，厚度為0.34mm)上，打開真空泵，至真空度為-0.1mpa，用移液槍將制備好的鹽酸多巴胺溶液加于aao膜表面，使鹽酸多巴胺依賴其自身的黏附性附著于aao孔道的內表面，抽濾持續20min，當溶液抽濾結束后再真空加抽1min，關閉真空泵。

(3)孔道內金納米顆粒的生成

先取少量的1mm氯金酸溶液置于容器底部，將aao膜片放在氯金酸液面上，在膜片表面再覆蓋數滴的氯金酸溶液，超聲處理片刻，錫箔紙包裹避光反應30min。

(4)所得樣品的抽洗及保存

用鑷子謹慎取出步驟四中氧化還原反應后的aao膜片，用去離子水沖洗數遍，放入抽濾裝置中，用去離子水抽洗至無氯金酸溶液殘留，樣品干燥，保存，表征待用。獲得的aao膜片的縱截面結構示意圖如圖1所示；其中，1為氯金酸，2為金納米顆粒，3為多巴胺，4為aao孔道。可以看出，氯金酸與通道內表面的多巴胺溶液反應，被多巴胺還原為金納米顆粒。金納米顆粒的生長受到微納米孔道限制，從而在微納米孔道生成分散的，三維在納米尺度的金納米顆粒。

將實驗得到的aao膜片用sem測試其表面和側截面，如圖2所示，其表面圖中可觀察到：修飾金納米顆粒后的aao膜片其孔道的上(圖2a)、下(圖2b)端口均保持通暢，并未被金納米顆粒所屏蔽堵死；其側截面圖 中(圖2c)發現：直徑為30nm～50nm，密度為10⁶/m²～10⁷/m²(納米顆粒個數/孔道的比表面積)的金納米顆粒在孔道內壁上呈單分散、獨立、零維分布。

實施例2

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，步驟(3)中的環境溫度由實施例1中20℃升為50℃，其sem表征結果(圖3a)與實施例1中的結果相似，只是孔道內修飾的金納米顆粒的密度增大為10⁷/m²～10⁸/m²(納米顆粒個數/孔道內的表面積)。

該實施例證明梯度增加環境溫度，微納米孔道內金納米顆粒的密度將逐漸增大。通過調整環境溫度能夠調節孔道內金納米顆粒密度。

實施例3

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，步驟三中修飾鹽酸多巴胺溶液后的真空抽濾時間由實施例1中的1min變為30min，其sem表征結果(圖3c)與實施例1中的結果相似，但是孔道內修飾的金納米顆粒的密度沒有發生變化，金納米顆粒尺寸變大，變化范圍為5nm～65nm。

這是由于，當多巴胺附著在微納米孔道內，由于孔道內表面的粗糙，形成突起并成為最終的金納米顆粒的生長點。在微納米孔道，孔道內壁限制了顆粒生長。同時，多巴胺在納米通道表面的厚度將改變孔道內徑。當抽濾時間增加，多巴胺變薄，內徑變大，所獲得顆粒的尺寸較大。

該實施例證明梯度增加抽濾時間，微納米孔道內金納米顆粒的尺寸將逐漸增大。通過調整多巴胺的抽濾時間能夠調節孔道內金納米顆粒大小。

實施例4

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，步驟二中鹽酸多巴胺溶液的濃度由實施例1中的2mg/ml變為20mg/ml，其sem表征結果(圖3b)與實施例1中的結果相似，但是孔道內修飾的金納米顆粒的尺寸變小，約為10nm～30nm，密度增大為10⁸/m²～10⁹/m²。

該實施例證明梯度增加多巴胺溶液的濃度，微納米孔道內金納米顆粒的密度將逐漸增大，顆粒尺寸逐漸減小。通過調整多巴胺溶液的濃度能夠調節孔道內金納米顆粒密度和顆粒大小。

實施例5

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，其真空抽濾方式不同，即步驟三中單面抽濾修飾鹽酸多巴胺溶液后(即抽濾持續20min，當溶液抽濾結束后再真空加抽1min)，小心取下膜片，將其上下面翻轉，然后重復步驟三過程。翻轉后，在抽濾條件下繼續滴加鹽酸多巴胺溶液，鹽酸多巴胺溶液抽濾時間持續20min，并在抽濾結束后再真空抽濾1min。其sem表征結果(圖3d，其中粗線條標記為大顆粒，細線條標記為小顆粒)與實施例1中的結果相似，但是孔道內修飾的金納米顆粒的尺寸出現兩種不同顆粒尺寸分布區間，其中較大顆粒尺寸分布區間為60nm～80nm，較小顆粒尺寸分布區間為20nm～40nm。

這是由于當多巴胺附著在微納米孔道內，由于孔道內表面的粗糙，形成突起并成為最終的金納米顆粒的生長點。當翻轉后再次抽濾，原有的生長點的多巴胺厚度將增大，所產生的顆粒尺寸較小。同時，原先生長點未覆蓋的孔道表面將產生新的生長點，其附著的多巴胺厚度較小，所產生的顆粒尺寸較大。因此，最終在微納米孔道內形成兩種不同納米顆粒尺寸分布區間。

該實施例證明通過雙面交替抽濾的方式，能夠在孔道內修飾具有不同顆粒尺寸分布的金納米顆粒。當微納米孔道應用在生物分子檢測中，當孔道的有效截面積與將檢測生物分子匹配時，能夠產生特異性檢測。在微納米孔道內金納米顆粒修飾的存在，將改變孔道內有效截面積。兩種不同粒徑分布的金納米顆粒存在，將在孔道內產生兩種不同的有效截面積，并形成對于兩種不同大小生物分子的匹配和相應的特異性檢測。

實施例6

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，氧化鋁模板的孔道直徑為20～30nm。

實施例7

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，氧化鋁模板的孔道直徑為80～100nm。

實施例8

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，氧化鋁模板的孔道直徑為120～150nm。

觀察實施例6-8，與實施例1中的結果相似，在不同孔徑分布模板內成功修飾了金納米顆粒。但是當氧化鋁模板的孔徑逐漸增大時，顆粒的尺寸并未增大。因此通過改變微納米孔道的孔徑大小，能夠調控納米顆粒與孔道內壁之間的空間大小。

實施例9

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，采用同等濃度硝酸銀溶液代替實施例1的步驟(3)中所采用的氯金酸水溶液，其sem表征結果與實施例1中的結果相似，孔道內分布大量納米銀顆粒。

實施例10

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，以同樣濃度的cdi2水溶液取代氯金酸水溶液，獲得修飾有cd納米顆粒的aao膜片。

實施例11

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，以同樣濃度的palladium(ii)[1,3-bis(diphenylphosphino)propane]-bis(benzonitrile)-bis-tetrafluoroborate]水溶液取代氯金酸水溶液，獲得修飾有pd納米顆粒的aao膜片。

實施例12

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，以同樣濃度的dichloro(1,5-cyclooctadiene)platinum(ii)水溶液取代氯金酸水溶液，獲得修飾 有pt納米顆粒的aao膜片。

實施例13

以所述的相同步驟重復實施例1，區別在于，以同樣濃度的bis(2-methylallyl)(1,5-cyclooctadiene)ruthenium(ii)水溶液取代氯金酸水溶液，獲得修飾有ru納米顆粒的aao膜片。

實施例9-13與實施例1相比較，納米顆粒尺寸未發生明顯的變化，證實前驅體的種類，只會影響納米顆粒的種類，不會影響納米顆粒的大小。

實施例14

(1)首先配置12％的鹽酸溶液，先取1ml鹽酸溶液鋪于容器底部，在溶液表面小心放入陽極氧化鋁膜片后，再將2ml鹽酸溶液滴加到膜片表面，超聲2min，取出膜片用去離子水沖洗數遍，再放入真空抽濾裝置中，用去離子水抽洗至膜片內/外表面均無鹽酸溶液的殘留物，膜片干燥，備用。

(2)模板孔道內表面修飾鹽酸多巴胺溶液

將前處理過的陽極氧化鋁膜片(aao)置于濾膜(濾膜孔徑0.45μm,厚度0.34mm)上，打開真空泵，至真空度為-0.1mpa，用移液槍將2mg/ml的鹽酸多巴胺溶液加于aao膜表面，使鹽酸多巴胺依賴其自身的黏附性附著于aao孔道的內表面，抽濾持續20min，當溶液抽濾結束后再真空加抽1min，關閉真空泵。

(3)孔道內ag顆粒的生成

先取少量的1mmagno3溶液置于容器底部，將aao膜片放在agno3溶液液面上，在膜片表面再覆蓋數滴的agno3溶液，超聲處理片刻，錫箔紙包裹避光反應30min。

(4)孔道內au顆粒的生成

再次重復以上步驟(1)和步驟(2)，然后取少量的1mmhaucl4溶液置于容器底部，將再次洗滌并修飾有多巴胺溶液的aao膜片放在氯金酸液面上，在膜片表面再覆蓋數滴的氯金酸溶液，超聲處理片刻，錫箔紙包 裹避光反應30min。

(5)用鑷子謹慎取出步驟四中氧化還原反應后的aao膜片，用去離子水沖洗數遍，放入抽濾裝置中，用去離子水抽洗至無氯金酸溶液殘留，樣品干燥，保存，表征待用，獲得納米銀顆粒與納米金顆粒共存的微納米通道。

實施例15

以所述的相同步驟重復實施例14，區別在于，在所述步驟(3)中，以haucl4溶液取代agno3溶液，在所述步驟(4)中，以palladium(ii)[1,3-bis(diphenylphosphino)propane]-bis(benzonitrile)-bis-tetrafluoroborate]溶液取代haucl4溶液，獲得納米鈀顆粒與納米金顆粒共存的微納米通道。

實施例16

以所述的相同步驟重復實施例14，區別在于，在所述步驟(3)中，以haucl4溶液取代agno3溶液，在所述步驟(4)中，以cdi2溶液取代haucl4溶液，獲得納米鎘顆粒與納米金顆粒共存的微納米通道。

實施例17

以所述的相同步驟重復實施例14，區別在于，在所述步驟(4)中，以dichloro(1,5-cyclooctadiene)platinum(ii)溶液取代haucl4溶液，獲得納米鉑顆粒與納米銀顆粒共存的微納米通道。

實施例18

以所述的相同步驟重復實施例14，區別在于，在所述步驟(4)中，以palladium(ii)[1,3-bis(diphenylphosphino)propane]-bis(benzonitrile)-bis-tetrafluoroborate]溶液取代haucl4溶液，獲得納米鈀顆粒與納米銀顆粒共存的微納米通道。

實施例19

以所述的相同步驟重復實施例14，區別在于，在所述步驟(4)中，以 cdi2溶液取代haucl4溶液，獲得納米鎘顆粒與納米銀顆粒共存的微納米通道。

在實施例14-19中，異質納米顆粒的存在能夠為微納米孔道提供可修飾的不同材質界面。首先，在催化應用上，不同貴金屬納米顆粒共存能夠用于非均相催化。其次，通過改變共價鍵的結合方式，能夠在微納米孔道接枝不同生物分子靶標。在微納米孔道內可以實現多生物分子同時檢測。此外，異質納米顆粒的存在能夠在孔道內形成不同的功能區域，能夠應用多種物質和能量形式在孔道內傳遞過程。

實驗例20

步驟一：樣品膜的真空處理

將實施例1制備的樣品膜置于真空裝置中，用單相雙值電容電動機對裝置抽3h真空，使aao孔道內呈完全真空態。

步驟二：dna序列的活化

取用0.5mg的tcep(三(2-羧乙基)膦)作為活化劑，用0.086ml的trisbuffer(10mmtris(hydroxymethyl)-aminonethane+1mm六水合氯化鎂+500mm氯化鈉)溶解，獲得活化液。然后用移液槍分別移取1μl100μm的dna序列s1((nh2)-ttttataagtttggtggttagagagtg)和1μl的活化液混合，常溫下活化1h。s1序列的互補鏈s2使用前不需要活化(a17accac12caatctctcac1)。

步驟三：真空抽濾法在aao孔道內壁修飾dna序列

在真空狀態下將溶有的100μms1dna序列的buffer溶液小心注入真空裝置中放有膜片的燒瓶內，以能完全淹沒膜片為準，將真空裝置密封，存放過夜。

步驟四：修飾dna后膜片的抽洗和存放

將修飾dna后的aao膜片取出，用trisbuffer對其進行沖洗和抽洗，除去膜片表面和孔道內游離的dna序列，然后將其冷凍干燥2h后存放備 用。得到孔道內修飾有單鏈dna的aao模板。

實施例21

以所相同步驟重復實施例20，區別在于，將所述步驟三中加入的活化后的s1dna序列換為不必活化的dna序列s2(a17accac12caatctctcac1)，得到孔道內修飾有dna雙鏈的aao模板。

直接取未經任何修飾的陽極氧化鋁膜，其直徑為25mm，厚度為60μm，孔道直徑為40～70nm，平均密度為10⁷/cm²～10⁹/cm²。

利用電化學交流阻抗分別測試對比例、實施例1、實施例20和實施例21，得到三條不同的阻抗變化趨勢圖(圖4a，圖4b是圖4a對應的柱狀圖)。其中，1為交流阻抗的低頻部分，半圓形半徑大小表明了電荷轉移電阻大小，即圖4b中的rct。2為交流阻抗的高頻部分，直線斜率大小表明了warburg阻抗的大小，即圖4b中的w。說明帶有氨基的dna序列可修飾在孔道內，且加入它的互補鏈后，兩條互補的dna序列可以在孔道內自發完成互補鏈自組裝的生命過程。

實驗例22

以所述的相同步驟重復實驗例20，區別在于，步驟三中所用buffer中所含的dna序列由實施例18中100μms1序列改為50μms1((nh2)-ttttataagtttggtggttagagagtg)序列和50μms3((sh)-(tttttttttt)3-(cy5))序列混合，且s3在使用前不必活化。

dna混合buffer加入真空裝置后需用錫箔紙包裹整個裝置靜置過夜。經步驟五后(全程在避光條件下進行)即可得到孔道內修飾有s1和s3兩種dna序列的aao模板(aao孔道內自帶有羥基可與活化后的氨基結合，裸露的金納米顆粒可與巰基結合)。

利用激光共聚焦顯微鏡對序列s3在孔道內的分布范圍進行檢測。由于s3序列上修飾有熒光基團cy5，通過檢測cy5在孔道內的熒光范圍和熒光強度就可直接反映s3在孔道內的修飾情況，從而間接反映出金納米顆粒在 孔道內的分布情況。熒光檢測所用儀器為倒置激光共聚焦顯微鏡(confocal)。測試結果如圖5所示，標記部分即為修飾有金納米顆粒的區域，且熒光強度與金納米顆粒的密度成正比。

該實施例證明，通過本發明的方法可以同時在孔道內非連續、交叉修飾不同的功能基團，還可以調節功能區域分布的密度、大小等條件，為納米孔道內的選擇性修飾及同一納米孔道的多功能化提供新的材料和研究平臺。

通過以上實施例和對比例可以看出，用本發明的方法可以在固體納米孔道內表面修飾單分散分布、裸露的金納米顆粒，促使納米孔道內多種不同表面共存結構的形成；并可以通過改變實驗溫度、鹽酸多巴胺溶液的濃度、真空抽濾方式、真空抽濾時間等條件，可控調節金納米顆粒的尺寸、密度、異質結構等分布情況。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。