等离子体氧化技术图案化的自组装膜上构建生物膜的研究

摘要

伴随着显微镜的发明和改进，生命活动的基本单位——细胞得以发现，同时也揭开了人类对生物体微观世界研究的序幕。细胞是构成生物体的基本结构和功能单位，通常将细胞与其内膜结构统称为生物膜。生物膜是细胞进行生命活动的重要结构基础，它不仅把细胞分隔成一个个“区室”，使遗传物质和其它参与生命活动的生物大分子集中在一个相对稳定的微环境中；同时它还通过形成膜结构，调节细胞膜两侧物质的浓度，维持渗透的平衡，保证生理活动正常进行。然而生物膜本身的结构、功能十分复杂，因此国际上广泛采用仿生膜来研究生物膜的结构、性质和功能。目前，常规固体表面支撑膜膜层与基底之间的距离只有1 nm-2 nm，使跨膜蛋白的嵌入变得十分困难。因此构建远离固体基底的仿生膜阵列变得十分有必要。当支撑膜阵列与基底之间的距离变大后，膜中镶嵌的跨膜蛋白将免于被基底束缚，膜的性质更加接近生物膜。
　　本论文通过两种方法实现远离基底仿生膜阵列的构建：利用等离子体氧化技术，在ODS（十八烷基三甲氧基硅烷）和APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷）两种自组装膜表面进行图案化，再分别在自组装膜表面进行聚电解质层层组装和金/银纳米粒子的自组装，构建了微米级的沟槽结构阵列，沟深可在5nm-150 nm之间调节。最后利用电形成法制备出直径10μm-100μm的巨型磷脂囊泡，使其在沟槽结构表面破裂、铺展，从而完成远离基底仿生膜的制备。具体内容如下：
　　1.载玻片经去离子水和乙醇处理后，通过Plasma（等离子体）清洗使其表面羟基化，再在羟基化的表面完成ODS和APTES自组装。使用表面具有沟槽结构的PDMS（聚二甲基硅氧烷）印章压印在ODS及APTES自组装膜表面，进行1min的氧气等离子体氧化，完成自组装膜表面图案化。
　　2.在图案化的ODS自组装膜表面通过层层组装聚电解质PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）和PSS（聚苯乙烯磺酸钠）构造沟槽结构；在图案化的APTES表面通过吸附金/银纳米粒子，并完成纳米粒子表面的硫醇自组装，构造沟槽结构。
　　3.通过电形成法制备直径为10μm-100μm的巨型磷脂囊泡，随后将具有沟槽结构的基底浸入磷脂囊泡溶液，囊泡会在基底表面自发破裂铺展，即制备出远离基底的仿生膜。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 生物膜概述

1.2 人工制备的脂双层膜模型

1.3 磷脂双层膜的图案化

1.4 本课题的选题及主要内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验原料试剂

2.2仪器设备

2.3 实验方法

2.4 性能表征测试方法

第3章 层层组装聚电解质构建远离基底的仿生膜

3.1 引言

3.2 ODS在玻璃基底上的自组装

3.3 自组装膜表面图案化

3.4 聚电解质的层层组装

3.5 层层组装聚电解质后基底的表征

3.6 巨型磷脂囊泡的制备及铺展

3.7 本章小结

第4章 吸附金/银纳米粒子构建远离基底的仿生膜

4.1 APTES在玻璃基底上的自组装

4.2 金/银胶纳米粒子的合成

4.3 基底表面的图案化构建

4.4 吸附金/银纳米粒子后基底的表征

4.5 巨型磷脂囊泡的制备及铺展

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢