CN103030305B - 利用多层聚电解质膜基底制备的磷脂双层膜阵列及其方法 - Google Patents
利用多层聚电解质膜基底制备的磷脂双层膜阵列及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种利用多层聚电解质膜基底制备的磷脂双层膜阵列及其方法，利用静电层层自组装技术在3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的硅基底上制备聚电解质聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)多层膜，采用光刻技术对修饰后的基底进行图案化，制备聚电解质的不同类型的阵列，然后在阵列底制备磷脂双层膜，从而实现了磷脂双层膜阵列的制备。本方法将层层组装技术引入到图案化基底的制备中，丰富和扩展了磷脂双层膜阵列的制备方法，具有操作简单、反应条件温和、可控性好、稳定性高和成本低等优点，为膜生物物理学，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了可靠的技术。
Description
技术领域
本发明涉及膜生物物理学，具体涉及一种利用多层聚电解质膜基底制备的磷脂双层膜阵列及其方法。
背景技术
目前制备磷脂双层膜阵列方法主要有机械刻画法、微接触印刷法、光刻法、微流控法等方法，其中光刻法具有操作简单、可控性好等优点。但目前光刻法所制备膜阵列的障碍物主要为光刻胶、氧化铝等。这类方法在制备磷脂双层膜阵列的过程中，所需的仪器昂贵、需要控制的因素较多，技术水平要求较高。
发明内容
基于以上不足之处，本发明提供一种利用多层聚电解质膜基底制备的磷脂双层膜阵列及其方法。这种双层膜阵列具有良好流动性，以及形态的可控性，可广泛应用于研究细胞的粘附、带电物质在磷脂双层膜中的2D电泳、高通量药物筛选、膜蛋白的分离和功能结构分析。
本发明所采用的技术如下：一种利用多层聚电解质膜基底制备磷脂双层膜阵列的方法如下：
(1)、制备APTES自组装单层膜：将玻璃基底用无水乙醇和蒸馏水各超声清洗5min-10min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20s-30s；将清洗干净的基底放入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和甲苯混合溶液中自组装2-4小时，其体积比为1∶50-1∶150，组装结束后用甲苯清洗并氮气吹干待用；
(2)、层层组装聚电解质：将聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)分别配制成浓度为2mg/mL的水溶液，再加入NaCl，同时调节pH至1.0-3.0，使其所含的NaCl浓度为0.5mol/L后待用；将用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的基底浸泡在配制好的聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)溶液中10min-20min，取出用蒸馏水冲洗并用氮气吹干，之后将其浸入配制好的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)溶液中10min-20min，按上述步骤清洗后即得到一个PSS/PDDA聚电解质双层；
(3)、修饰后玻璃表面的图案化：应用深度紫外照射有掩膜覆盖的基底进行光刻，光源波长为254nm，照射时间为40min-300min，得到聚电解质膜所构成的图案化的基底；
(4)、磷脂泡囊溶液的制备：将蛋黄卵磷脂(egg PC)溶于氯仿中，吸取适量的磷脂氯仿溶液用于制备泡囊，并用氮气将氯仿吹干，再加入蒸馏水，经涡旋振荡配制成浓度为5mg/mL-10mg/mL磷脂胶束溶液，通过挤压法制备成规格为50nm-200nm的泡囊，加水稀释后与pH＝7磷酸盐缓冲液等体积混合至浓度为0.5mg/mL-1mg/mL；
(5)、磷脂双层膜阵列的制备：将图案化的基底浸入磷脂泡囊溶液中，孵育1h-4h，即可得到流动性良好的磷脂双层膜阵列。
本发明还具有如下特征：
1、重复以上所述的步骤(2)多次，可得到多个PSS/PDDA聚电解质双层，即不同厚度的聚电解质膜。
2、以上所述的步骤(3)通过变换不同掩膜图案，将修饰后的基底光刻成不同尺寸不同图案的阵列，掩膜图案为圆形、方形、三角形或多边形。
3、根据如上所述的一种利用多层聚电解质膜基底制备磷脂双层膜阵列的方法制备的磷脂双层膜阵列。
本发明创新性地将层层组装技术引入到图案化基底的制备中，丰富和扩展了磷脂双层膜阵列的制备方法，具有操作简单、反应条件温和、可控性好、稳定性高和成本低等优点，为膜生物物理学，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。
附图说明
图1为本发明的实施例组装示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
(1)、制备APTES自组装单层膜：将玻璃基底用无水乙醇和蒸馏水各超声清洗5min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20s；将清洗干净的基底放入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和甲苯混合溶液中自组装2h，其体积比为1∶50，组装结束后用甲苯清洗并氮气吹干待用；
(2)、层层组装聚电解质：将聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)分别配制成浓度为2mg/mL的水溶液，再加入NaCl，使其所含的NaCl浓度为0.5mol/L，并调节pH至1.0待用；将用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的基底浸泡在配制好的聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)溶液中10min，取出用蒸馏水冲洗并用氮气吹干，之后将其浸入配制好的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)溶液中10min，按上述步骤清洗后即得到一个PSS/PDDA聚电解质双层，再重复以上步骤一次，即可得到两个PSS/PDDA聚电解质双层，厚度为5.2±0.8nm；
(3)、修饰后玻璃表面的图案化：应用深度紫外照射有“井”形掩膜覆盖的基底进行光刻，光源波长为254nm，照射时间为40min，刻成“井”形的阵列，即厚度为5.2±0.8nm的聚电解质膜所构成的图案化的基底；
(4)、磷脂泡囊溶液的制备：将蛋黄卵磷脂(egg PC)溶于氯仿中，吸取适量的磷脂氯仿溶液用于制备泡囊，并用氮气将氯仿吹干，再加入蒸馏水，经涡旋振荡配制成浓度为5mg/mL磷脂胶束溶液，通过挤压法制备成规格为50nm的泡囊，加水稀释后与pH＝7的磷酸盐缓冲液(PBS)等体积混合至浓度为0.5mg/mL；
(5)、磷脂双层膜阵列的制备：将图案化的基底浸入磷脂泡囊溶液中，孵育1h，即可得到流动性良好的磷脂双层膜阵列。
实施例2：
(1)、制备APTES自组装单层膜：将玻璃基底用无水乙醇和蒸馏水各超声清洗10min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30s；将清洗干净的基底放入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和甲苯混合溶液中自组装4h，其体积比为1∶150，组装结束后用甲苯清洗并氮气吹干待用；
(2)、层层组装聚电解质：将聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)分别配制成浓度为2mg/mL的水溶液，再加入NaCl，使其所含的NaCl浓度为0.5mol/L，并调节pH至3.0待用；将用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的基底浸泡在配制好的聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)溶液中20min，取出用蒸馏水冲洗并用氮气吹干，之后将其浸入配制好的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)溶液中20min，按上述步骤清洗后即得到一个PSS/PDDA聚电解质双层，再重复以上步骤三次，即可得到四个PSS/PDDA聚电解质双层，厚度为10.4±0.8nm；
(3)、修饰后玻璃表面的图案化：应用深度紫外照射有“井”形掩膜覆盖的基底进行光刻，光源波长为254nm，照射时间为120min，刻成“井”形的阵列，即厚度为10.4±0.8nm的聚电解质膜所构成的图案化的基底；
(4)、磷脂泡囊溶液的制备：将蛋黄卵磷脂(egg PC)溶于氯仿中，吸取适量的磷脂氯仿溶液用于制备泡囊，并用氮气将氯仿吹干，再加入蒸馏水，经涡旋振荡配制成浓度为10mg/mL磷脂胶束溶液，通过挤压法制备成规格为200nm的泡囊，加水稀释后与pH＝7的磷酸盐缓冲液(PBS)等体积混合至浓度为1mg/mL；
(5)、磷脂双层膜阵列的制备：将图案化的基底浸入磷脂泡囊溶液中，孵育4h，即可得到流动性良好的磷脂双层膜阵列。
实施例3：
(1)、制备APTES自组装单层膜：将玻璃基底用无水乙醇和蒸馏水各超声清洗10min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30s；将清洗干净的基底放入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和甲苯混合溶液中自组装4h，其体积比为1∶150，组装结束后用甲苯清洗并氮气吹干待用；
(2)、层层组装聚电解质：将聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)分别配制成浓度为2mg/mL的水溶液，再加入NaCl，使其所含的NaCl浓度为0.5mol/L，并调节pH至3.0待用；将用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的基底浸泡在配制好的聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)溶液中20min，取出用蒸馏水冲洗并用氮气吹干，之后将其浸入配制好的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)溶液中20min，按上述步骤清洗后即得到一个PSS/PDDA聚电解质双层，再重复以上步骤一次，即可得到两个PSS/PDDA聚电解质双层，厚度为5.2±0.8nm；
(3)、修饰后玻璃表面的图案化：应用深度紫外照射有圆形掩膜覆盖的基底进行光刻，光源波长为254nm，照射时间为40min，刻成直径为50微米的圆形阵列，即厚度为5.2±0.8nm的聚电解质膜所构成的图案化的基底；
(4)、磷脂泡囊溶液的制备：将蛋黄卵磷脂(egg PC)溶于氯仿中，吸取适量的磷脂氯仿溶液用于制备泡囊，并用氮气将氯仿吹干，再加入蒸馏水，经涡旋振荡配制成浓度为10mg/mL磷脂胶束溶液，通过挤压法制备成规格为200nm的泡囊，加水稀释后与pH＝7的磷酸盐缓冲液(PBS)等体积混合至浓度为1mg/mL；
(5)、磷脂双层膜阵列的制备：将图案化的基底浸入磷脂泡囊溶液中，孵育2h，即可得到流动性良好的磷脂双层膜阵列。
实施例4：
(1)、制备APTES自组装单层膜：将玻璃基底用无水乙醇和蒸馏水各超声清洗10min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30s；将清洗干净的基底放入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和甲苯混合溶液中自组装4h，其体积比为1∶150，组装结束后用甲苯清洗并氮气吹干待用；
(2)、层层组装聚电解质：将聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)分别配制成浓度为2mg/mL的水溶液，再加入NaCl，使其所含的NaCl浓度为0.5mol/L，并调节pH至3.0待用；将用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的基底浸泡在配制好的聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)溶液中20min，取出用蒸馏水冲洗并用氮气吹干，之后将其浸入配制好的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)溶液中20min，按上述步骤清洗后即得到一个PSS/PDDA聚电解质双层，再重复以上步骤三次，即可得到四个PSS/PDDA聚电解质双层，厚度为10.4±0.8nm；
(3)、修饰后玻璃表面的图案化：应用深度紫外照射有三角形掩膜覆盖的基底进行光刻，光源波长为254nm，照射时间为120min，刻成边长为100微米的三角形的阵列，即厚度为10.4±0.8nm的聚电解质膜所构成的图案化的基底；
(4)、磷脂泡囊溶液的制备：将蛋黄卵磷脂(egg PC)溶于氯仿中，吸取适量的磷脂氯仿溶液用于制备泡囊，并用氮气将氯仿吹干，再加入蒸馏水，经涡旋振荡配制成浓度为10mg/mL磷脂胶束溶液，通过挤压法制备成规格为200nm的泡囊，加水稀释后与pH＝7的磷酸盐缓冲液(PBS)等体积混合至浓度为1mg/mL；
(5)、磷脂双层膜阵列的制备：将图案化的基底浸入磷脂泡囊溶液中，孵育3h，即可得到流动性良好的磷脂双层膜阵列。
本发明利用图案化的聚电解质基底，成功制备出磷脂双层膜阵列，并且这种双层膜阵列具有良好流动性，以及形态的可控性，可广泛应用于研究细胞的粘附、带电物质在磷脂双层膜中的2D电泳、高通量药物筛选、膜蛋白的分离和功能结构分析。本发明能够在细胞生物学、生物物理学、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和细胞模拟等研究和应用方面提供技术支持。
Claims (4)
1.一种利用多层聚电解质膜基底制备磷脂双层膜阵列的方法，其特征在于，方法如下：
(1)、制备APTES自组装单层膜：将玻璃基底用无水乙醇和蒸馏水各超声清洗5min-10min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理20s-30s；将清洗干净的基底放入3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯混合溶液中自组装2-4小时，其体积比为1∶50-1∶150，组装结束后用甲苯清洗并氮气吹干待用；
(2)、层层组装聚电解质：将聚(4-苯乙烯磺酸钠)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)分别配制成浓度为2mg/mL的水溶液，再加入NaCl，同时调节pH至1.0-3.0，使其所含的NaCl浓度为0.5mol/L后待用；将用3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的基底浸泡在配制好的聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液中10min-20min，取出用蒸馏水冲洗并用氮气吹干，之后将其浸入配制好的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)溶液中10min-20min，按上述步骤清洗后即得到一个PSS/PDDA聚电解质双层；
(3)、修饰后玻璃表面的图案化：应用深度紫外照射有掩膜覆盖的基底进行图案光刻，光源波长为254nm，照射时间为40min-300min，得到聚电解质膜所构成的图案化的基底；
(4)、磷脂泡囊溶液的制备：将蛋黄卵磷脂溶于氯仿中，吸取适量的磷脂氯仿溶液用于制备泡囊，并用氮气将氯仿吹干，再加入蒸馏水，经涡旋振荡配制成浓度为5mg/mL-10mg/mL磷脂胶束溶液，通过挤压法制备成规格为50nm-200nm的泡囊，加水稀释后与pH＝7磷酸盐缓冲液等体积混合至浓度为0.5mg/mL-1mg/mL；
(5)、磷脂双层膜阵列的制备：将图案化的基底浸入磷脂泡囊溶液中，孵育1h-4h，即得到流动性良好的磷脂双层膜阵列。
2.根据权利要求1所述的一种利用多层聚电解质膜基底制备磷脂双层膜阵列的方法，其特征在于：重复所述的步骤(2)多次，能够得到多个PSS/PDDA聚电解质双层，即不同厚度的聚电解质膜。
3.根据权利要求1所述的一种利用多层聚电解质膜基底制备磷脂双层膜阵列的方法，其特征在于：所述的步骤(3)通过变换不同掩膜图案，将修饰后的基底光刻成不同尺寸不同图案的阵列，掩膜图案为圆形、方形、三角形或多边形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用多层聚电解质膜基底制备磷脂双层膜阵列的方法制备的磷脂双层膜阵列。
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