[发明专利]基于聚精氨酸和聚谷氨酸逐层修饰的纳米孔制备pH响应的纳米流体二极管方法

说明书

本发明涉及一种基于聚精氨酸和聚谷氨酸逐层修饰的纳米孔制备pH响应的纳米流体二极管方法，采用了逐层聚电解质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，得到单个锥形聚精氨酸修饰的纳米孔。聚精氨酸分子修饰的纳米孔在pH作用下，得到具有阴离子选择性的纳米流体二极管。聚谷氨酸分子上有大量的羧基，聚精氨酸与聚谷氨酸可以通过静电吸附的方法修饰在聚精氨酸分子层上，得到聚精氨酸和聚谷氨酸逐层修饰的纳米孔。聚精氨酸和聚谷氨酸逐层修饰的纳米孔在pH作用下，得到具有阳离子选择性的纳米流体二极管。

技术领域

本发明属于纳米流体器件制备技术领域，涉及一种基于聚精氨酸和聚谷氨酸逐层修饰的纳米孔制备pH响应的纳米流体二极管方法，是一种新型的基于固态纳米孔制备pH响应的纳米流体二极管的方法，通过将聚精氨酸和聚谷氨酸通过逐层聚电解质吸附的方法修饰到纳米孔内表面实现的。

背景技术

精氨酸是细胞膜穿透肽要作用的一种氨基酸，也在蛋白质转导区域蛋白质中大量存在。精氨酸是人体半(条件)必需氨基酸，在生理条件下带正电荷。聚精氨酸(PLR) 由多个精氨酸上的氨基和羧基脱水缩合形成，是一种能够跨膜转运的多肽，PLR和精氨酸可以促进药物穿过细胞膜，增加进入细胞内的药物比例。PLR由于在溶液中带正电，可以携带带负电的基因片段跨膜转运入细胞中。

聚谷氨酸(γ-PGA)是由L-谷氨酸(L-Glu)和D-谷氨酸(D-Glu)通过肽键结合形成的一种多肽分子，聚谷氨酸(γ-PGA)具有极强的亲水性、吸水性、保水性，也具有良好的水溶性和生物降解性。它是一种特殊的阴离子自然聚合物，γ-PGA的侧链上具有大量的羧基(-COOH)，pI为2.22，当pHpI时，其带负电。刻蚀后的纳米孔内表面带负电荷，并且PLR在溶液中带正电荷，γ-PGA的侧链上具有大量的羧基-COOH，为PLR与γ-PGA可以通过静电吸附修饰的方法逐层修饰在纳米孔上提供了可能。

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，合成特定结构分子难度大，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聚精氨酸和聚谷氨酸逐层修饰的纳米孔制备pH响应的纳米流体二极管方法，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。本发明用逐层聚电解质修饰的方法在固态纳米孔上成功的构建了的对pH有响应的纳米流体二极管。

技术方案

一种基于聚精氨酸修饰的纳米孔制备pH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：将重离子辐照过的PET膜除去膜表面的灰尘和杂质；

步骤2：用化学刻蚀的方法在PET薄膜刻蚀纳米孔，在0.5mg/mL的PLR溶液中浸泡6h后冲洗干净、晾干，再放到60℃的烘箱中3h，PET薄膜上的纳米孔为聚精氨酸修饰的固态纳米孔，在pH作用下具有阴离子选择性的纳米流体二极管。