[发明专利]一种运用SECM检测离子在质子响应的离子通道中的转移行为的方法有效

专利信息
申请号: 201510123434.5 申请日: 2015-03-20
公开(公告)号: CN104777212B 公开(公告)日: 2017-11-10
发明(设计)人: 卢小泉;马巧玲;王雪槐;宁星铭;张静;刘静;罗荻;陕多亮 申请(专利权)人: 西北师范大学
主分类号: G01N27/48 分类号: G01N27/48
代理公司: 北京中恒高博知识产权代理有限公司11249 代理人: 吕玉博
地址: 730070 甘肃*** 国省代码: 甘肃;62
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摘要:
搜索关键词: 一种 运用 secm 检测 离子 质子 响应 通道 中的 转移 行为 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种运用SECM检测离子在质子响应的离子通道中的转移行为的方法,属于电分析化学领域。

背景技术

扫描电化学显微镜(Scanning Electrochemical Microscopy,SECM)由著名的电分析化学家Bard等结合扫描隧道显微镜(Scanning Tunnel Microscope, STM)和超微电极发展起来的一种新的电化学现场检测技术。SECM具有高的空间分辨率和化学灵敏性,不但可以研究探头和基底之间溶液层中的均相反应动力学,还可以探究探头、基底上的异相反应动力学,分辨电极表面微区的电化学不均匀性,对材料进行微加工。SECM研究液/液界面过程的优点:

1、可以克服液/液界面间的iR降

2、可以区分电子转移(ET)和离子转移(IT)

3、充电电流较小

4、电位窗较宽过程

为了维持正常的生理功能,细胞需与外界不断地进行物质、能量交换,信号传递等,而这些过程与细胞膜上的离子通道息息相关。细胞所处的环境因素例如,pH、温度、水分、化学环境等不断发生着变化。细胞膜上的离子通道通过调节通道的开关控制物质进出细胞的速度来应对这些外场刺激的变化,这对实现细胞各种功能具有重要的意义。近年来,受生物离子通道的启发,各种人造的仿生纳米通道被开发用来模拟复杂的生物过程。相比于生物离子通道,这些人造纳米通道具有更好稳定性,更加适用于实际应用。

响应型纳米流体器件是在孔道表面修饰响应型分子,通过各种外场刺激(如:pH,温度,光等)来改变其电荷或孔尺寸来调控离子传输。

目前,多孔阳极氧化铝膜受到了越来越多的关注。其纳米孔道由六角形紧密堆积排列,孔径均匀,形貌和大小可控,最小孔径为4nm,大的孔径可达几百纳米,纳米孔密度每平方厘米可达到1011个,排布呈阵列式。多孔阳极氧化铝膜孔道与膜垂直,孔道之间相互独立,不会因为纳米孔道的倾斜而发生相互交错的情况。由此,可进一步通过修饰和组装制备各种功能纳米通道。它作为一种优良的生物亲和性纳米材料,其通道表面的羟基可以与多种官能团形成比较稳定的共价键,这极大的增强了氧化铝纳米通道的可修饰性和广泛应用。这种纳米通道通过化学修饰制备功能化单层自组装膜,在单分子分析、DNA检测、新型纳米生物传感器等生化分离分析新方法研究中具有重要的意义和广阔的应用前景。

在氧化铝纳米通道表面用化学方法可以修饰有机分子:APTMS或氨基酸(赖氨酸,组氨酸),利用在不同pH值溶液中,其表面荷电性质的差异调控了离子在限域环境中的转移,成功的构筑了H+响应的离子通道。现有技术中,未见有关子可以检测在质子响应的离子通道中的转移行为的方法的报道。

目前,现有研究离子转移的技术只能研究水平的模拟界面上离子转移的动力学行为,不能研究实际细胞膜上的离子转移过程,不能对界面上离子转移的形貌进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷,提供了一种运用SECM检测离子在质子响应的离子通道中的转移行为的方法,利用SECM检测研究离子在质子响应的离子通道中转移行为,以实现通过调控pH值达到调控离子转移的目的。

为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:

一种运用SECM检测离子在质子响应的离子通道中的转移行为的方法,其特征在于,包括如下各步骤:

1)氧化铝模板的制备:利用两步阳极氧化法制备阳极氧化铝模板;

2)有机分子的组装:包括APTMS的组装或氨基酸的组装;

所述APTMS(3-氨丙基三甲氧基硅烷)的组装:将处理过后的阳极氧化铝模板浸泡到10ml APTMS浓度为10%的丙酮溶液中静置过夜,使AAO(阳极氧化铝模板)纳米通道内的羟基通过硅烷化反应键合上-NH2,先用丙酮清洗,再用二次蒸馏水清洗,待用;

所述组装氨基酸的方法:将处理过后的阳极氧化铝模板浸泡到10ml APTMS浓度为10%的丙酮溶液中静置过夜,使AAO(阳极氧化铝模板)纳米通道内的羟基通过硅烷化反应键合上-NH2,先用丙酮清洗,再用二次蒸馏水清洗,再在2.5%戊二醛溶液中静止过夜,二次蒸馏水清洗,干燥;制备循环装置:将pH为7.0的50mM氨基酸的PB缓冲液循环流过AAO模板,用pH为7.0的PB缓冲液清洗模板,待用;

3)将经过有机分子组装的AAO模板固定在塑料管上;

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