CN105448698B - 一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法 - Google Patents

一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其步骤如下：（1）ITO表面TODS的自组装：将清洗好的ITO导电玻璃浸入新鲜的TODS‑甲苯溶液中，密封静置4~12h后取出，放入甲苯中超声清洗5~10min，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；（2）图案化的ITO基底的制备：将含有图案化格子的铬膜板置于TODS自组装膜修饰的ITO玻璃上，经紫外灯照射17~25min；（3）将50~200μL磷脂泡囊溶液滴在图案化的ITO电极表面，在温度为20~60℃的条件下静置30~60min，ITO电极上图案化的磷脂膜即可形成。该方法制备的磷脂膜体系可以同时利用荧光显微镜和电化学方法表征，可用于研究膜中带电物种的二维膜电泳，实现磷脂膜中带电物种的富集和分离。

Description

一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法
技术领域
本发明涉及一种图案化磷脂膜阵列的制备方法，尤其涉及一种氧化铟锡导电玻璃（ITO）上图案化磷脂膜阵列的制备方法。
背景技术
生物膜是细胞膜（质膜）和各种细胞器膜的统称，它在能量传递、物质传递、信息识别和传递等过程中具有非常重要的作用。然而由于生物膜本身结构复杂，种类繁多，制备涉及复杂的纯化过程，因此人们普遍采用人工制备的脂双分子层作为生物膜模型，来模拟生物膜的基本特性。磷脂膜阵列在研究生物膜的物理和生物性质、膜流动性动力学、磷脂连接的生物分子间的相互作用等方面具有很好的应用前景。制备磷脂膜阵列的基底一般为金、二氧化硅等，然而由于金基底对荧光基团有淬灭作用，因此制备的磷脂膜不能用荧光显微镜表征；二氧化硅基底上制备的磷脂膜阵列虽然能用荧光显微镜表征，但由于基底不导电，不能用电化学技术来表征磷脂膜。因此以上基底上制备的磷脂膜阵列不能同时实现荧光显微镜技术和电化学技术的表征。
发明内容
基于以上不足之处，本发明提供了一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）做基底，由于ITO兼具导电性好和透明的优点，因此在其上制备的磷脂膜阵列既能用电化学方法表征又能用荧光显微镜表征。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，可采用如下方法进行制备：
（1）ITO基底的表面处理：将ITO导电玻璃先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗10~15 min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30~60 s。
（2）ITO表面十八烷基三甲氧基硅烷（trimethoxyoctadecylsilane，TODS）的自组装：将（1）中清洗好的ITO玻璃浸入新鲜的TODS-甲苯（体积比1:50~1:100）溶液中，密封静置4~12h后取出，放入甲苯中超声清洗5~10min，除去自组装膜表面物理吸附的TODS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。
（3）图案化的ITO基底的制备：将含有图案化格子的铬膜板置于TODS自组装膜修饰的ITO玻璃上，经波长为254 nm（或185nm）的紫外灯照射17~25 min。
（4）将50~200 μL磷脂泡囊溶液（0.1~1 mg/mL）滴在图案化的ITO电极表面，在温度为20~60℃的条件下静置30~60 min，ITO电极上图案化的磷脂膜即可形成。
本发明中，磷脂泡囊溶液可以是DOPC（-17℃）、egg PC等磷脂，这些磷脂相转变温度较低，常温下就能铺膜；也可以是其他一些相转变温度高一些的磷脂如DPPC（41℃）、DSPC（55℃），铺膜时在加热条件下（高于其相转变温度）也可以成膜。
本发明主要是在ITO电极表面进行长链硅烷的自组装，透过掩膜板进行紫外照射，紫外线可以透过无铬膜覆盖的区域将自组装膜打掉，露出亲水的ITO表面，铬膜覆盖的区域紫外线不能透过，仍旧为疏水的TODS自组装膜表面，从而得到图案化的自组装膜修饰的ITO表面，然后在其上制备出磷脂双层膜和自组装膜-磷脂杂化膜交替的磷脂膜阵列。该方法制备的磷脂膜体系可以同时利用荧光显微镜和电化学方法表征，可用于研究膜中带电物种的二维膜电泳，实现磷脂膜中带电物种的富集和分离。
附图说明
图1为ITO基底上图案化磷脂膜阵列的制备过程示意图。
图2为图案化的TODS修饰的ITO基底的扫描电子显微镜（SEM）图像；
图3为在图案化的TODS修饰的ITO基底上制备的DLPC磷脂膜阵列的荧光显微镜图像。
图4为裸ITO电极的循环伏安（CV）曲线和图案化的ITO电极加泡囊溶液前后的CV叠加曲线。
图5为图案化的ITO电极加泡囊溶液前后的EIS叠加曲线。
图6为图案化的TODS修饰的ITO基底上制备的DPPC磷脂膜阵列的荧光显微镜图像。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，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。
具体实施方式一：本实施方式提供了一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，如图1所示，具体实施步骤如下：
（1）ITO基底的表面处理：将ITO导电玻璃（约1×1 cm2）先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗15 min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30 s。
（2）ITO表面十八烷基三甲氧基硅烷（trimethoxyoctadecylsilane，TODS）的自组装：将（1）中清洗好的ITO玻璃浸入新鲜的TODS-甲苯（体积比1:50）溶液中，密封静置12h后取出后放入甲苯中超声清洗5min，除去自组装膜表面物理吸附的TODS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。
（3）图案化的ITO电极的制备：将含有图案化格子的铬膜板置于TODS自组装膜修饰的ITO玻璃上，经波长为254 nm的紫外灯照射17 min（紫外灯先预热15 min）。
（4）荧光显微镜表征：将200 μL DLPC（1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphocholine）泡囊溶液（0.1 mg/mL）滴在图案化的ITO电极表面，在室温下静置45min后，用去离子水将多余的泡囊溶液冲洗干净，用荧光显微镜观察磷脂膜阵列。从图2和图3所示SEM图像可看出，图案化的ITO基底制备良好，格子很清晰；由荧光显微镜图像可以看出磷脂膜阵列制备的很好。
（5）电化学表征：将图案化的ITO电极固定在面积一定的电化学池中，测量泡囊溶液加入前后的循环伏安曲线（CV）和电化学阻抗曲线（EIS）。
①对比磷脂泡囊溶液加入前后的CV曲线。电解液为0.5 mM K3Fe(CN)6(含有0.2 MPBS和0.5 M KCl)，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为对电极，电压范围为0.1~0.8 V，扫速为50 mV/s。从图4所示CV曲线可以看出，图案化的TODS修饰的ITO电极的峰电流和裸的ITO电极相比有所减小，这是由于未经紫外照射的区域仍有TODS自组装膜修饰，阻碍了铁氰化钾电对的电子转移。而加入泡囊溶液后的CV曲线氧化还原峰消失，电流极小，说明ITO电极上磷脂膜阵列的形成完全阻碍了铁氰化钾的电子转移。
②对比磷脂泡囊溶液加入前后的EIS曲线。电解液为0.5 M KCl，设置电压为0V，频率范围为105~0.1Hz。由图5所示阻抗叠加曲线可以看出，泡囊溶液加入后，阻抗曲线有明显变化，电容明显降低。
具体实施方式二：本实施方式提供了一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，如图1所示，具体实施步骤如下：
（1）ITO基底的表面处理：将ITO导电玻璃（约1×1 cm2）先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗15 min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30 s。
（2）ITO表面十八烷基三甲氧基硅烷（trimethoxyoctadecylsilane，TODS）的自组装：将（1）中清洗好的ITO玻璃浸入新鲜的TODS-甲苯（体积比1:50）溶液中，密封静置12h后取出后放入甲苯中超声清洗5min，除去自组装膜表面物理吸附的TODS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。
（3）图案化的ITO电极的制备：将含有图案化格子的铬膜板置于TODS自组装膜修饰的ITO玻璃上，经波长为254 nm的紫外灯照射17 min（紫外灯先预热15 min）。
（4）荧光显微镜表征：将200 μL DPPC（1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine）泡囊溶液（0.1 mg/mL）滴在图案化的ITO电极表面，将电极置于50℃的加热板上放置45min后，用去离子水将多余的泡囊溶液冲洗干净，用荧光显微镜观察磷脂膜阵列。从图6所示荧光显微镜图像可看出，图案化的格子清晰，DPPC磷脂膜阵列制备的很好。
（5）电化学表征：将图案化的ITO电极固定在面积一定的电化学池中，测量泡囊溶液加入前后的循环伏安曲线（CV）和电化学阻抗曲线（EIS）。循环伏安曲线和电化学阻抗曲线与DLPC磷脂膜阵列结果类似，DPPC磷脂膜阵列形成后电流明显减小，铁氰化钾的氧化还原峰消失，阻抗曲线变化明显，电容明显降低。

Claims (6)

1.一种氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：
（1）ITO表面TODS的自组装：将清洗好的ITO导电玻璃浸入新鲜的TODS-甲苯溶液中，密封静置4~12h后取出，放入甲苯中超声清洗5~10min，除去自组装膜表面物理吸附的TODS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；
（2）图案化的ITO基底的制备：将含有图案化格子的铬膜板置于TODS自组装膜修饰的ITO玻璃上，经紫外灯照射17~25 min；
（3）将50~200 μL磷脂泡囊溶液滴在图案化的ITO电极表面，在温度为20~60℃的条件下静置30~60 min，ITO电极上图案化的磷脂膜即可形成。
2.根据权利要求1所述的氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其特征在于所述ITO导电玻璃的清洗方法如下：将ITO导电玻璃先后在洗涤剂、蒸馏水和无水乙醇中分别超声清洗10~15 min，用氮气吹干后置于等离子清洗机中处理30~60 s。
3.根据权利要求1所述的氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其特征在于所述TODS-甲苯溶液中，TODS和甲苯的体积比1:50~1:100。
4.根据权利要求1所述的氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其特征在于所述紫外灯波长为254 nm或185nm。
5.根据权利要求1所述的氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其特征在于所述磷脂泡囊溶液的浓度为0.1~1 mg/mL。
6.根据权利要求1或5所述的氧化铟锡导电玻璃上图案化磷脂膜阵列的制备方法，其特征在于所述磷脂泡囊溶液为DOPC、egg PC、DPPC或DSPC泡囊溶液。
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