[发明专利]基于钨针尖和厚壁玻璃管的纳米孔的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃管纳米孔，尤其是涉及基于钨针尖和厚壁玻璃管的纳米孔的制备方法，属于纳米生物电化学传感技术领域。

背景技术

生物体的生命活动主要是以细胞为基本单位进行的，而细胞通过细胞膜与周围环境隔离开，维持着相对稳定的细胞内部环境。细胞膜主要由脂类排列成双分子层(BLM)，并镶嵌有各种功能的蛋白质，承担着细胞与外界环境的物质交换、能量交换和信号传导的作用([1]杨福愉.生物膜(第二版)[M].北京：科学出版社，2007.)。通道蛋白是存在于细胞膜的跨膜蛋白，其对分子/离子的(选择性)通透对调节人体功能起着重要的作用，对通道蛋白的性质和功能的研究具有重要的学术和应用意义。

在固体表面或微、纳米孔上人工构建磷脂双层膜并在其中引入通道蛋白是构建仿生膜并对通道蛋白功能进行研究的流行方法([2]Cornell，B.A.，Braach-Maksvytis，V.L.B.，King，L.G.，Osman，P.D.J.，Raguse，B.，Wieczorek，L.，Pace，R.J.，1997.Nature 387(6633)，580-583；[3]Hirano-Iwata，A.，Aoto，K.，Oshima，A.，Taira，T.，Yamaguchi，R.T.，Kimura，Y.，Niwano，M.，2009.Langmuir 26(3)，1949-1952；[4]Sugihara，K.，Voros，J.，Zambelli，T.，2010.ACS Nano 4(9)，5047-5054.)。在固体表面形成的磷脂双层膜称为支撑膜，其优点是膜的机械稳定性好，适合制作成器件，但环境的控制性欠佳；而微、纳米孔上形成的磷脂双层膜称为悬挂膜，其优点是可很好地模拟细胞膜的环境，有利于通道蛋白的研究，但悬挂膜的机械稳定性和寿命皆不如支撑膜。缩小孔径可以提悬挂膜的稳定性和寿命([5]Goryll，M.，Wilk，S.，Laws，G.M.，Thornton，T.，Goodnick，S.，Saraniti，M.，Tang，J.，Eisenberg，R.S.，2003.Superlattices and Microstructures 34(3-6)，451-457；[6]Simon，A.，Girard-Egrot，A.，Sauter，F.，Pudda，C.，D’Hahan，N.P.，Blum，L.，Chatelain，F.，Fuchs，A.J.，2007.Colloid Interface Sci.308，337.)。White等人([7]Zhang，B.，Galusha，J.，Shiozawa，P.G.，Wang，G.L.，Bergren，A.J.，Jones，R.M.，White，R.J.，Ervin，E.N.，Cauley，C.C.，White，H.S.，2007.Anal.Chem.79(13)，4778-4787；[8]White，R.J.，Ervin，E.N.，Yang，T.，Chen，X.，Daniel，S.，Cremer，P.S.，White，H.S.，2007.J.Am.Chem.Soc.129(38)，11766-11775.)提出了以金属针尖为模板，通过玻璃管包封而后又去除金属针尖的过程制备玻璃纳米孔的方法，悬挂膜的稳定性和寿命皆大大提高，已成功地用于单离子通道的研究。然而，目前玻璃纳米孔的制备皆采用Au丝或Pt丝作为模板，不仅材料昂贵、针尖制作费时，而且需要很好地选择玻璃的材质，以使其热膨胀系数大于Au丝或Pt丝，制备成功率尚不尽如人意。

发明内容

本发明目的在于针对现有的制备玻璃纳米孔工艺所存在的上述缺点，提供一种基于钨针尖和厚壁玻璃管的纳米孔的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)制备钨针尖；

2)玻璃管包封钨针尖，制备钨纳米盘电极；

3)刻蚀包封的钨针尖，制得玻璃纳米孔。

在步骤1)中，所述制备钨针尖的具体方法可采用电化学刻蚀方法。

在步骤2)中，所述玻璃管包封钨针尖的具体方法可为：在真空度大于0.1MPa，火焰温度为1000～1200℃条件下，将钨针尖尖锐的末端包封于玻璃中，再通过机械抛光对包封有钨针尖的玻璃部分的端面进行抛光，直至露出钨针尖的尖端，制得钨纳米盘电极，所述露出钨针尖的尖端的长度可为几至几百纳米。

在步骤3)中，所述刻蚀包封的钨针尖，制得玻璃纳米孔的具体方法可为：通过电化学刻蚀将钨纳米盘电极中被包封的钨针尖去除，得到玻璃纳米孔。

与现有的玻璃纳米孔制备工艺相比，本发明具有以下突出优点：