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新型磷脂双层膜体系的构建及应用

作　者: 王雪靖
导　师: 韩晓军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 磷脂双层膜聚苯胺钾离子传感器高阻抗体系循环伏安电化学阻抗
分类号: O633.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

细胞是生命的最基本单位，它的所有新陈代谢过程几乎都与生物膜息息相关，然而由于生物膜的分离和纯化过程涉及很多苛刻的条件，所以国际上广泛地采用人工构筑的脂双层膜来研究生物膜的结构、性质和功能。生物膜上的离子通道是细胞与周围环境进行物质交换和信号传导的重要途径，如何利用支撑膜体系进行离子通道的检测一直是科学家关注的热点。近年来，聚苯胺因其自身独特的性质在生物传感器领域中格外的重视。本文首先将聚苯胺与固体表面支撑的磷脂双层膜相结合，用电化学法在金基底上沉积了一层聚苯胺膜，硫酸溶液中的循环伏安（CV）曲线和铁氰化钾溶液中CV曲线表明，电化学法所制备的聚苯胺导电性能良好；而后在聚苯胺修饰的金基底上制备了磷脂双层膜，电化学阻抗谱（EIS）曲线和荧光漂白图像证明了磷脂膜的形成；最后利用离子载体（缬氨霉素）将钾离子载入制备好的磷脂双层膜中，EIS结果表明载入了钾离子的磷脂双层膜的膜电阻小于未载入离子的磷脂双层膜的膜电阻，因此成功制备了钾离子传感器，该方法制备的钾离子传感器对钾离子的浓度响应范围为1~25mmol/L。目前常规电极表面制备的磷脂双层膜阻抗较低，漏电电流较大，难以用于离子通道的研究，针对以上现状，本课题构建了一种新型的高阻抗支撑膜体系。首先在十八烷基三甲氧基硅烷（ODS）修饰的ITO电极上探索了电极面积的控制，可控的最小电极半径为30μm。在ODS修饰的ITO电极和裸ITO电极表面分别构建了高阻抗磷脂膜体系。通过对比加入egg PC前后与电极接触的液滴形态的变化，以及相应的CV、EIS测试，可证明在液滴和ODS修饰的ITO电极及裸ITO电极之间分别形成了磷脂单层膜和磷脂双层膜。根据EIS拟合数据可得，ODS修饰的ITO电极表面所制备的单层磷脂膜电阻为21.6MΩ，裸ITO表面制备的磷脂双层膜电阻最高可达80MΩ，该值均高于目前在相同基底上制备的磷脂膜体系。由于该方法制备的磷脂膜体系中没有漏电电流，因此能达到较高的电阻。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-23
  1.1 生物膜概述  9-12
    1.1.1 生物膜的结构及组成  9-11
    1.1.2 生物膜的流动性  11-12
  1.2 人工制备的脂双层膜体系  12-14
    1.2.1 非支撑平板双层膜（BLM）  12
    1.2.2 支撑平板双层膜（s-BLM）  12-14
  1.3 用于离子通道研究的高阻抗脂双层膜体系  14-16
    1.3.1 支撑平板双层膜（s-BLM）  14-15
    1.3.2 纳米孔支撑的脂双层膜体系（Nano-BLM）  15-16
  1.4 聚苯胺简介及其应用  16-21
    1.4.1 聚苯胺的结构及特性  17-18
    1.4.2 导电聚苯胺的合成  18-19
    1.4.3 导电聚苯胺在生物传感器中的应用  19-21
  1.5 本课题的选题以及主要内容  21-23
第2章实验部分  23-27
  2.1 实验原料试剂  23-24
  2.2 实验仪器设备  24
  2.3 实验方法  24-25
    2.3.1 金基底上导电聚苯胺膜的制备方法  24
    2.3.2 聚苯胺膜上磷脂双层膜的制备  24-25
  2.4 性能表征测试方法  25-27
    2.4.1 循环伏安法（CV）  25
    2.4.2 电化学阻抗法（EIS）  25
    2.4.3 荧光漂白恢复技术（FRAP）  25-26
    2.4.4 接触角测量技术  26-27
第3章聚苯胺修饰的金基底表面磷脂双层膜体系的构建及应用  27-35
  3.1 引言  27
  3.2 金基底上导电聚苯胺膜的制备及电化学表征  27-29
    3.2.1 金基底上导电聚苯胺膜的制备  27-28
    3.2.2 导电聚苯胺膜的电化学表征  28-29
  3.3 聚苯胺修饰的金基底上磷脂双层膜的制备及其表征  29-32
    3.3.1 聚苯胺修饰的金基底上磷脂双层膜的制备  29-30
    3.3.2 磷脂双层膜的表征  30-32
  3.4 钾离子传感器的制备及其表征  32-33
    3.4.1 钾离子传感器的制备  32-33
    3.4.2 钾离子传感器的表征  33
  3.5 本章小结  33-35
第4章高阻抗支撑磷脂双层膜体系的构建及表征  35-54
  4.1 引言  35-36
  4.2 高阻抗支撑磷脂膜体系实验装置的摸索制备  36-39
    4.2.1 电解池和进样装置的制备  36-37
    4.2.2 工作电极的放置  37-38
    4.2.3 参比电极的校准  38-39
  4.3 ODS 修饰的 ITO 上电极面积的控制及计算  39-46
    4.3.1 ODS 在 ITO 表面的自组装  39-40
    4.3.2 ODS 自组装机理  40-42
    4.3.3 ODS 修饰的 ITO 上有效电极面积的控制及计算  42-46
  4.4 ODS 修饰的 ITO 表面及裸 ITO 表面磷脂膜的制备及表征  46-53
    4.4.1 ODS 修饰的 ITO 表面磷脂单层膜的制备及表征  46-48
    4.4.2 裸 ITO 上磷脂双层膜的制备及表征  48-53
  4.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-61
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  61-63
致谢  63

新型磷脂双层膜体系的构建及应用

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