[发明专利]基于明胶修饰的固态纳米孔制备对pH和温度响应的纳米流体二极管的方法

说明书

本发明涉及一种基于明胶修饰的固态纳米孔制备对pH和温度响应的纳米流体二极管的方法，采用了静电吸附的方法修饰纳米孔的内表面。首先将PET膜进行化学刻蚀，得到单个锥形纳米孔，此时纳米孔的内表面有很多羧基，而明胶分子上有大量的氨基，因此明胶可通过静电吸附的方法修饰到纳米孔的内表面，得到明胶修饰的纳米孔。明胶分子修饰的纳米孔在pH作用下，得到具有阳离子选择性的纳米流体二极管，并通过温度来调节纳米孔的“开/关”状态。避免了使用共价修饰方法进行修饰，从而避免了明胶分子在固态纳米孔上修饰密度不够，导致无法得到固态纳米孔上pH和温度响应的纳米流体二极管。

技术领域

本发明属纳米流体器件制备技术领域于，涉及一种基于明胶修饰的固态纳米孔制备对pH和温度响应的纳米流体二极管的方法，该方法是通过将明胶分子修饰到纳米孔内表面实现的。

背景技术

明胶是由动物皮肤、骨、肌膜等结缔组织中的胶原部分降解而成为白色或淡黄色、半透明、微带光泽的薄片或粉粒，没有固定的结构和相对分子量，具有良好的生物相容性。明胶是是非常重要的天然生物高分子材料之一，已被广泛应用于食品、医药及化工产业。明胶分子表面有大量的氨基和羧基，为纳米孔内表面的改性提供了可能。并且明胶具有促进细胞粘附和生长的性能，因此常用于细胞体外培养。用明胶包被培养皿已被用于细胞培养，说明明胶可以通过物理吸附的方法包被多种形状、材质的容器，为在纳米孔内表面修饰明胶提供了可能。本发明用一种简单易操作的静电吸附的方法修饰纳米孔。

生物离子通道有受外部环境刺激产生智能响应和选择性地通过离子的特性。我们制备的纳米流体二极管具有类似于生物离子通道的特性。离子选择性通过的现象也称为整流，是指由于对离子的选择性不同导致电流朝着一个优先的方向传递。离子的选择性通过在生理过程中至关重。纳米通道的制备方法简单、成本低、性能稳定,在浓差电池、燃料电池、离子交换、药物递送等领域展现出应用前景。研究人员已经通过在人工纳米通道的表面修饰功能分子,已经构建了对光照、pH、温度、离子以及电压等外界刺激具有智能响应性的人工纳米流体二极管。目前，通过在纳米孔内表面修饰功能分子的方法制备人工纳米流体二极管仍有较多困难，如下：(i)纳米孔道尺寸较小，修饰的物质难进入，使得修饰的物质在纳米孔上的密度不够或堵塞纳米孔；(ii)共价修饰操作复杂，合成特定结构分子成本较高；(iii)纳米孔表面修饰后不稳定，修饰物易脱落，使得纳米流体二极管的重复性不好。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于明胶修饰的固态纳米孔制备对pH和温度响应的纳米流体二极管的方法，克服了以上困难，得到了操作简单、成本低廉、修饰密度高、重复性好的修饰纳米孔的方法。本发明成功的构建了固态纳米孔上的对pH和温度都有响应的纳米流体二极管。

技术方案

一种基于明胶修饰的固态纳米孔制备对pH和温度响应的纳米流体二极管的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对PET进行表面处理；

步骤2：采用化学刻蚀的方法在PET上刻蚀纳米孔；

步骤3：将刻蚀好的纳米孔分别在0.1％、1％的明胶溶液中浸泡4h、6h，取出用二次水冲洗干净，晾干，分别再放到45℃的烘箱中4.5h、4h，在PET上得到明胶修饰的固态纳米孔

步骤4：在明胶修饰的固态纳米孔的PET膜的两端加入pH为6.9的0.1mol/L KCl溶液，修饰完PLL的单锥形纳米孔是一个对温度有响应的纳米流体二极管。

所述PET的表面处理：在水中浸泡除去膜表面的灰尘和杂质，晾干后在紫外灯下每面辐照。

所述PET首先进行重离子辐照。

所述纳米孔为单锥形纳米孔。

所述纳米孔采用不对称刻蚀法刻蚀的。