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功能化杯芳烃修饰仿生纳米通道的构建及其性能研究

作　者: 文龙
导　师: 李海兵
学　校: 华中师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 杯芳烃纳米通道氨基酸生物传感智能响应浸润性
分类号: O621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

仿生材料的研究作为材料科学的一个重要分支,是集化学、生物学、物理学、材料学等学科于一体的交叉领域。受生物启发或者模仿生物的各种特性而开发的仿生材料在21世纪将为人类做出巨大的贡献。生物学纳米通道,如离子通道精确调控着各种无机离子、生命分子在细胞内外的跨膜传输,在生物体的正常生理过程中扮演着重要的角色。其对离子高度的选择性和门控性受到越来越多研究者的关注。通过纳米技术,界面化学,超分子化学,分子生物学,统计物理等综合的研究方法,发展了一类具有重要基础研究价值和应用前景的仿生纳米材料。在这一研究背景下,为了进一步的拓宽仿生纳米通道的应用范围,本文将杯芳烃分子成功的引入到纳米通道中,在生物传感以及智能响应型纳米流体装置方面取得了一些较好的研究成果,具体内容如下：1.通过层层静电组装的方式将磺化杯[4]芳烃修饰到仿生纳米通道中,通过磺化杯芳烃与乙酰胆碱的特异性结合改变电解质在纳米通道中的传输能力从而实现了对乙酰胆碱高灵敏度的选择性识别。2.结合纳米通道独特的限域纳米尺寸,成功的在纳米通道内实现了紫外光诱导的接枝偶联反应,成功的将磺化杯[4]芳烃引入到纳米通道内壁,该功能化的纳米通道可用于对精氨酸的选择性识别。3.设计合成了杯芳冠醚分子,并通过非对称修饰以及点击偶联的方式将其修饰到外双锥纳米通道中,制备了具有赖氨酸和pH双响应性能的不对称仿生纳米通道。4.将疏水性的偶氮苯分子共价修饰到纳米通道内,通过亲水性β环糊精与偶氮苯的相互包结来调控通道内壁的浸润性。发现亲水性的纳米通道表面有利于离子传输。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-26
  1.1 仿生纳米通道概述  11-21
    1.1.1 纳米通道概念  11
    1.1.2 仿生纳米通道的制备  11-13
    1.1.3 仿生纳米通道的理论基础  13-16
    1.1.4 仿生纳米通道的潜在应用  16-21
  1.2 杯芳烃概述  21-25
    1.2.1 杯芳烃概述  21-23
    1.2.2 杯芳烃功能化材料的应用  23-25
  1.3 论文的提出  25-26
第二章基于层层自组装的仿生纳米通道的构建及其对乙酰胆碱的选择性识别  26-36
  2.1 序言  26
  2.2 实验部分  26-29
    2.2.1 实验主要试剂及仪器  26-27
    2.2.2 Ag/AgCl电极的制备  27
    2.2.3 锥形单纳米通道的制备  27-28
    2.2.4 纳米通道内的层层自组装  28-29
    2.2.5 通道内离子电流测试  29
    2.2.6 接触角测量  29
  2.3 结果与讨论  29-35
    2.3.1 纳米通道内层层自组装过程的表征  29-31
    2.3.2 纳米通道对乙酰胆碱的检测性能研究  31-32
    2.3.3 乙酰胆碱高灵敏度检测的机理解释  32-35
  2.4 结论  35-36
第三章紫外光诱导接枝磺化杯芳烃的仿生纳米通道的构建及其性能研究  36-45
  3.1 序言  36
  3.2 实验部分  36-38
    3.2.1 实验主要试剂及仪器  36-37
    3.2.2 锥形单纳米通道的制备  37
    3.2.3 紫外光照制备功能化的纳米通道  37-38
    3.2.4 通道内离子电流测试  38
  3.3 结果和讨论  38-44
    3.3.1 对羟基苯磺酸修饰的纳米通道的离子传输性质  38-40
    3.3.2 磺化杯[4]芳烃修饰的纳米通道的离子传输性质及XPS分析  40-42
    3.3.3 磺化杯[4]芳烃修饰的纳米通道对精氨酸的选择性识别  42-44
  3.4 结论  44-45
第四章杯芳冠醚点击修饰的不对称纳米通道构建及其响应性能研究  45-55
  4.1 序言  45
  4.2 实验部分  45-49
    4.2.1 实验主要试剂及仪器  45-46
    4.2.2 外双锥形单纳米通道的制备  46
    4.2.3 杯四二炔冠五的制备  46-47
    4.2.4 外双锥纳米通道内的不对称修饰  47-49
    4.2.5 通道内离子电流测试  49
  4.3 结果和讨论  49-54
    4.3.1 外双锥纳米通道不对称修饰前后的离子传输性质  49-50
    4.3.2 修饰前后表面接触角测试  50-51
    4.3.3 不对称修饰纳米通道对赖氨酸的响应性能  51-52
    4.3.4 不对称修饰纳米通道响应性能的机理研究  52-54
  4.4 结论  54-55
第五章浸润性响应仿生纳米通道  55-63
  5.1 序言  55
  5.2 实验部分  55-57
    5.2.1 主要实验试剂及仪器  55-56
    5.2.2 锥形单纳米通道的制备  56
    5.2.3 接触角(CA)测试  56
    5.2.4 纳米通道的修饰  56-57
    5.2.5 通道内离子电流测试  57
  5.3 结果与讨论  57-62
    5.3.1 修饰后纳米通道的离子传输性质  57-58
    5.3.2 修饰前后表面XPS和接触角测试  58-59
    5.3.3 偶氮苯修饰的纳米通道对浸润性的响应  59-60
    5.3.4 偶氮苯修饰的纳米通道对紫外光的响应  60-62
    5.3.5 β-CD与羧基偶氮苯包结的紫外表征  62
  5.4 结论  62-63
总结  63-64
参考文献  64-70
攻读硕士期间发表或待发的论文  70-71
致谢  71

功能化杯芳烃修饰仿生纳米通道的构建及其性能研究

内容摘要

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