CN110624492B - 一种利用碳纤维制备囊泡的装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用碳纤维制备囊泡的装置及利用该装置制备囊泡的方法。所述装置包括：包括反应室和固定装置，固定装置将碳纤维固定在反应室上。所述方法包括对碳纤维进行预处理；将预处理过的碳纤维固定在反应室；选用无水乙醇作为制膜溶剂，取适量蛋黄卵磷脂溶解于无水乙醇中，充分震荡摇匀至没有沉淀，沿所述碳纤维滴加适量的溶液，在氮气气氛下充分干燥；选用三次蒸馏水作为观察溶液，观察囊泡的生长过程，包括囊泡的产量，直径大小和生成速率。本发明所述方法相比较于以往的方法条件更加简单，制备过程更加快速，囊泡的产量多且稳定。

Description

一种利用碳纤维制备囊泡的装置及制备方法

技术领域

本发明属于软物质物理学，即胶体领域，具体涉及一种利用碳纤维制备囊泡的制备装置和方法。

背景技术

囊泡，尤其是巨型囊泡，因其体积大小与细胞接近，组成成分与细胞膜相似，被广泛用作细胞模型来研究渗透压、药物的包封与传递等，在胶体与生物医药领域具有良好的应用前景。因此，如何简单快速的制备出大量且稳定的囊泡成为研究的热点。目前常用的方法有两种，一种是电铸法，即将磷脂分子沉积在电极表面，对电极施加交流电场，促使囊泡的生成。另一种是自发聚集法，即将磷脂沉积在反应室底部，依靠相互的范德华力和氢键作用力等形成囊泡。前人们已经使用过多种材料作为制备囊泡的基体材料，从最初的铂丝到现如今的导电氧化铟锡玻璃。这些材料虽然可以制备出囊泡，但都需要施加特定的交流电场，且电场参数对囊泡的形成影响很大，电压或频率的变化都会严重影响囊泡的生长。而如果采用自发聚集法制备囊泡，制备时间非常长（约几个小时），且囊泡体积远未达到细胞的体积范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单快速制备囊泡的装置和方法，使其可以在不使用对参数敏感的电场的条件下依旧可以快速制备出大量且稳定的囊泡，以供后续的研究使用。

本发明需要解决的技术问题有三个方面：一是选择一种合适的材料，二是设计一种制备装置，三是选择合适的溶剂作为制膜溶剂与观察溶液，使得整个体系可以在不施加交流电场的条件下能够简单快速的制备出大量且稳定囊泡。

第一个方面，为了能够更好的模拟生物环境，制备囊泡所需的基体应该具有尺寸足够小（微米或纳米级别）、生物相容性好、比表面积大等优势，结合上述所需要的几点特征，碳纤维满足了这些要求。碳纤维是一种高比强度、高比模量、比表面积大、具有良好生物相容性且直径仅有5~8μm的一维碳材料。其可以应用到航天航空、生物医药以及体育用品等领域。考虑到碳纤维具有上述诸多的优势，将其作为制备囊泡的基体材料并使用自发聚集法制备囊泡，囊泡的形成过程将会区别于使用以往的材料。

第二个方面，使用碳纤维作为制备囊泡的基体材料配套的制备装置，该装置包括反应室及将碳纤维固定在反应室的固定装置。

第三个方面，在选择制膜溶剂和观察溶液时应注意其各自的要求。制膜溶剂要求可以很好的溶解蛋黄卵磷脂分子，并且挥发性要良好；观察溶液要求自身与蛋黄卵磷脂分子不溶解、不反应，且最好是无色透明的液体从而利于囊泡的观察。根据上述要求，制膜溶剂可以选用乙醇或甲醇/氯仿的混合物（体积比为1/9），观察溶液可以选用三次蒸馏水。考虑到甲醇/氯仿混合溶液会会发出具有刺激性的气体，对人体有害，故选用乙醇作为制膜溶剂。

因此，本发明具有如下的技术方案：

一种利用碳纤维制备囊泡的装置，包括反应室，反应室具有开口槽，开口槽内搁置有碳纤维，碳纤维的中部与开口槽的底部贴合，碳纤维的两端固定在开口槽的侧壁上。

所述开口槽两端的侧壁上设置有相对的固定装置，碳纤维的两端通过固定装置固定在开口槽的侧壁上。

所述固定装置包括碳纤维固定板，碳纤维固定板通过粘接方式固定在开口槽的侧壁上。

所述碳纤维通过碳纤维固定胶固定在碳纤维固定板的中线上。

所述碳纤维固定板通过固定贴粘接在开口槽的侧壁上。

一种利用碳纤维制备囊泡的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）对碳纤维进行预处理；

2）将预处理过的碳纤维搁置在具有开口槽的反应室中并将碳纤维两端固定在开口槽的侧壁上；

3）选用无水乙醇作为制膜溶剂，取适量蛋黄卵磷脂溶解于无水乙醇中，充分震荡摇匀至没有沉淀，沿所述碳纤维滴加适量的溶液，在氮气气氛下充分干燥；

4）选用三次蒸馏水作为观察溶液，观察囊泡的生长过程，包括囊泡的产量，直径大小和生成速率。

对碳纤维进行预处理是指将碳纤维在丙酮中回流洗胶，然后在无水乙醇中超声处理。

所述步骤2）中碳纤维需要与开口槽的底部贴合。

所述步骤2）中碳纤维通过固定装置固定在开口槽的侧壁上。

所述步骤2）包括：

2.1）将固定装置按设定距离摆放好，将碳纤维粘接在固定装置上；

2.2）将粘接有碳纤维的固定装置相向固定在开口槽两端的侧壁上，并将固定装置之间的碳纤维搁置在开口槽的底部并与开口槽的底部贴合。

本发明的制备方法相比较于以往的方法条件更加简单，制备过程更加快速，囊泡的产量多且稳定。

附图说明

下面结合附图做进一步的说明：

图1是本发明的所述装置的结构示意图；

图2是本发明的碳纤维样条示意图；

图3是本发明的碳纤维样条成品示意图；

图4是本发明的反应室的结构示意图；

图5是实施例1的囊泡制备结果；

图6是对比例1的囊泡制备结果；

图7是对比例2的囊泡制备结果；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1所示，一种利用碳纤维制备囊泡的装置，包括反应室4，反应室4包括底板和环绕底板设置的侧壁，底板和侧壁形成开口槽，开口槽内搁置有碳纤维3，碳纤维3的两端固定在开口槽的侧壁上，碳纤维3的中部贴合在开口槽的底部。

碳纤维3也可以通过固定装置固定在开口槽的侧壁上。所述固定装置包括碳纤维固定板1和固定贴5，碳纤维固定板1通过固定贴5固定在反应室4的侧壁上，碳纤维通过碳纤维固定胶2固定在碳纤维固定板1上，碳纤维3的中部位于反应室的开口槽内。

作为优选，反应室4每侧的侧壁上均设置有两个碳纤维固定板，这样反应室4的反应空间中就具有两根碳纤维3，碳纤维的数量不限于两根，但是数量不宜过多，否则不利用囊泡的生成。

组成上述装置需先组装碳纤维样条。在操作台上按照图2所示的距离a与b划出四条平行线，将碳纤维固定板1按图2所示的位置摆放好，使得碳纤维固定板1内侧之间的距离为a。碳纤维3需要提前处理：用刀片截取一段短纤维（长度大于b），用滤纸包好放入丙酮中回流洗胶2小时，之后放入无水乙醇中超声20分钟，最后放入烘箱中80℃烘干即可。用镊子夹取碳纤维3平铺在两个碳纤维固定板1上，取两块碳纤维固定胶2分别粘在图2所示位置，使得碳纤维3可以固定在碳纤维固定板1上。如法炮制，需再组装另一个碳纤维样条。将组装好的碳纤维样条按照图3所示检查，并确保图 3中距离c与图4中距离d相同，目的是保证碳纤维安装后能贴合在开口槽底部，确认没有问题后使用固定贴5将碳纤维固定板1与反应室4固定。从冷冻室中取适量的蛋黄卵磷脂，放入制膜溶剂无水乙醇中，充分的震荡摇匀至溶液中没有沉淀。用移液枪吸取适量的溶液，沿着固定好的碳纤维3滴加，充分浸润碳纤维3和反应室4底部。将制备装置放入氮气气氛下干燥，带制膜溶剂充分挥发后，即可向反应室4中滴加观察溶液三次蒸馏水，观察囊泡的生长。

实施例1：

选用1#碳纤维作为制备囊泡的基体材料，蛋黄卵磷脂为制备囊泡的原材料。为脱去1#碳纤维表面原有的上浆剂，需将其置入丙酮回流洗胶2小时，并用无水乙醇超声20分钟。将1#碳纤维固定在相距距离为a=3cm的碳纤维固定板上的距离b=8cm处，组装成碳纤维样条后固定在反应室上。滴加定量的蛋黄卵磷脂/无水乙醇溶液，氮气气氛下干燥，以备观察。

对比例1：

玻璃基体作为制备囊泡的基体材料。图6为D. S. Dimitrov和M. I. Angelova的实验结果（Dimitrov D S, Angelova M I. Lipid swelling and liposome formation onsolid surfaces in external electric fields[J]. Progress in Colloid & PolymerScience, 1987, 73: 48-56.）。

对比例2：

铂丝作为制备囊泡的基体材料。图7为Yukihisa Okumura和Shuuhei Oana的实验结果（Okumura Y, Oana S. Effect of Counter Electrode in Electroformation ofGiant Vesicles[J]. Membranes, 2011, 1(4): 345.）。

结论：

用三次蒸馏水作为观察溶液观察两个实施例，囊泡最终的生长结果如附图所示。实施例1中，使用1#碳纤维作为制备囊泡的基体材料，在其表面与附近生成了大量直径约为50微米的囊泡，且用时仅为510秒。对比例1中，使用玻璃基体作为制备囊泡的基体材料，结果表明在表面仅生成了少量的直径仅有5微米的囊泡，且整个制备过程长达120分钟。对比例3中，使用铂丝作为制备囊泡的基体材料，其附近生成了直径约为50微米的囊泡，但制备过程长达100分钟。对比实施例1和对比例1、对比例2可以判断出，实施例1中囊泡生成的产量，直径和速度均远优于对比例1、对比例2，充分说明本发明的有效性。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用碳纤维制备囊泡的装置，包括反应室，反应室具有开口槽，其特征在于，开口槽内搁置有碳纤维，碳纤维的中部与开口槽的底部贴合，碳纤维的两端固定在开口槽的侧壁上。

2.如权利要求1所述的一种利用碳纤维制备囊泡的装置，其特征在于，所述开口槽两端的侧壁上设置有相对的固定装置，碳纤维的两端通过固定装置固定在开口槽的侧壁上。

3.如权利要求2所述的一种利用碳纤维制备囊泡的装置，其特征在于，所述固定装置包括碳纤维固定板，碳纤维固定板通过粘接方式固定在开口槽的侧壁上。

4.如权利要求3所述的一种利用碳纤维制备囊泡的装置，其特征在于，所述碳纤维通过碳纤维固定胶固定在碳纤维固定板的中线上。

5.如权利要求4所述的一种利用碳纤维制备囊泡的装置，其特征在于，所述碳纤维固定板通过固定贴粘接在开口槽的侧壁上。

6.一种利用碳纤维制备囊泡的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）对碳纤维进行预处理；

2）将预处理过的碳纤维搁置在具有开口槽的反应室中并将碳纤维两端固定在开口槽的侧壁上；

3）选用无水乙醇作为制膜溶剂，取适量蛋黄卵磷脂溶解于无水乙醇中，充分震荡摇匀至没有沉淀，沿所述碳纤维滴加适量的溶液，在氮气气氛下充分干燥；

4）选用三次蒸馏水作为观察溶液，观察囊泡的生长过程，包括囊泡的产量，直径大小和生成速率。

7.如权利要求6所述的一种利用碳纤维制备囊泡的方法，其特征在于，对碳纤维进行预处理是指将碳纤维在丙酮中回流洗胶，然后在无水乙醇中超声处理。

8.如权利要求6所述的一种利用碳纤维制备囊泡的方法，其特征在于，所述步骤2）中碳纤维需要与开口槽的底部贴合。

9.如权利要求8所述的一种利用碳纤维制备囊泡的方法，其特征在于，所述步骤2）中碳纤维通过固定装置固定在开口槽的侧壁上。

10.如权利要求9所述的一种利用碳纤维制备囊泡的方法，其特征在于，所述步骤2）包括：

2.1）将固定装置按设定距离摆放好，将碳纤维粘接在固定装置上；

2.2）将粘接有碳纤维的固定装置相向固定在开口槽两端的侧壁上，并将固定装置之间的碳纤维搁置在开口槽的底部并与开口槽的底部贴合。

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