[发明专利]一种卟啉插层DNA和水滑石复合物的手性光学薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于手性光学薄膜材料的制备技术领域，特别是提供了一种制备卟啉插层DNA和水滑石复合物的手性光学薄膜的方法。

背景技术

手性光学材料在手性数据存储和记忆，手性分子识别，手性传感器等方面具有广阔的应用前景。通常情况下，对于手性光学材料，一个内在的手性成分(手性触发，手性诱导剂或手性基质)至关重要。由于双螺旋特性、固有的手征性、各种生色团的插入特性使得脱氧核糖核酸(DNA)成为最吸引人的诱导手性基质之一。但是，由于半刚性的属性，长链DNA经常处于卷曲状态，这大大限制了其在光学器件上的应用。因此，如何有序排列单个DNA链、如何紧密有序堆积多链的DNA成为目前研究的主要挑战。

由于具有独特的离子交换性能、良好的生物相容性，层状双金属氢氧化物(水滑石，LDH)已经被广泛地用作基质材料，以实现生物分子及其他功能分子的固定和取向。然而，由于大多数生物分子具有较大的尺寸，导致其只能吸附在LDH颗粒的表面上，这在很大程度上限制了LDH的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备卟啉插层DNA和水滑石复合物的手性光学薄膜的方法。

本发明的技术方案为：首先将水滑石纳米粒子剥离成纳米片作为构筑单位，然后利用层层组装技术将带正电荷的水滑石纳米片与带负电的DNA进行组装；最后将非手性的光学分子卟啉(TMPyP)插入到DNA的螺旋空腔，即获得诱导手性发光薄膜材料。

本发明所述的卟啉插层DNA和水滑石复合物的手性光学薄膜的制备步骤如下：

a.将0.01-0.2g水滑石加入10-200mL甲酰胺溶剂中，N₂保护下室温搅拌12-24h后取出，离心，去除固体杂质，得到澄清、透明胶体溶液；

b.将石英玻璃基底用体积比为(1:2)-(3:7)的H₂O₂和浓H₂SO₄混合溶液浸泡20-40min，然后依次用乙醇和去离子水冲洗至中性，N₂吹干；

c.将b步骤处理后的石英玻璃基底在0.5-1.0g/L的邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液浸泡10-30min，然后取出，用去离子水洗涤、N₂吹干；

d.将石英玻璃基底在0.5-1.0g/L DNA溶液中浸泡5-10min，取出并用去离子水彻底冲洗、N₂吹干；

e.将石英玻璃基底在步骤a得到的胶体溶液中浸泡5-10min，然后去离子水冲洗，N₂吹干；

f.重复步骤d和e，5-25次，制备出DNA和水滑石复合物薄膜；

g.将f步骤中获得的薄膜在20-80℃，0.1-1mM卟啉水溶液中浸泡1-24h，取出后用去离子水洗涤、N₂吹干。

所述水滑石的二价金属离子为Mg²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺中的任何一种；三价金属离子为Fe³⁺或Al³⁺。

本发明的优点在于：水滑石基质为DNA分子提供了密闭、稳定的微环境。可以实现高取向、高密度DNA阵列的有序堆积，其有利于光学分子的信号放大。非手性光学分子卟啉进入手性的DNA螺旋空腔后，获得了手性发光特性。因此，本发明提供了一种制备手性光学薄膜材料的新方法。

附图说明

图1(A)本发明实施例1组装条件下制备出10，15和20层(DNA/LDH)_n薄膜的紫外－可见吸收光谱。其中横坐标为波长，单位：纳米；纵坐标为紫外吸收强度。(B)262nm处吸收强度与薄膜层数的关系曲线图。其中横坐标为层数；纵坐标为紫外吸收强度。

图2为本发明实施例1组装条件下制备出10，15和20层(DNA/LDH)_n薄膜X射线薄膜衍射图。其中横坐标为2θ，单位：度；纵坐标为强度。

图3为本发明实施例1组装的(DNA/LDH)₂₀薄膜扫描电镜图(A)低倍和(B)高倍放大。

图4为本发明实施例1组装的TMPyP-(DNA/LDH)₂₀薄膜紫外－可见吸收光谱。其中横坐标为波长，单位：纳米；纵坐标为紫外吸收强度。