Auto-assemblaggio di membrane lipidiche ibride drogate con molecole organiche idrofobiche presso l'interfaccia acqua/aria

Reportiamo un protocollo per la produzione di una membrana lipidica ibrida all'interfaccia acqua/aria doping il bistrato lipidico con molecole di rame (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butil-29H,31H-ftatocianina (CuPc). La membrana lipidica ibrida risultante ha una struttura sandwich lipidica/ CuPc / lipidica. Questo protocollo può anche essere applicato alla formazione di altri nanomateriali funzionali.

Il nostro protocollo dimostra un metodo semplice per fabbricare membrane lipidiche ibride drogate di molecole organiche. La proprietà stabile dell'aria della membrana può estendere l'applicazione della struttura del doppio strato lipidico ai dispositivi allo stato solido. Usiamo un processo di auto-assemblaggio per formare membrane lipidiche ibride con uno spessore di diversi nanometri.

Questo protocollo è semplice e facile da seguire e non richiede attrezzature complicate. Questo metodo può essere utilizzato per fabbricare altre stesse membrane lipidiche bioibride e può essere facilmente adottato sia per sensori che per altri dispositivi di rilevamento. Lavorando in una scatola di guanti anaerobica, sciogliere la ftatocianina di rame in cloroformio all'interno di una fiala di vetro lavata per preparare una soluzione di 10 milligrammi per soluzione di ftatocianina di rame millilitro.

Filtrare la soluzione attraverso una membrana PTFE da 0,2 micrometri. Mescolare la soluzione DPHPC con un miscelatore a vortice a 2.300 giri/min per 10 secondi. Quindi sciacquare una microsiringa di vetro con cloroformio cinque volte e utilizzarla per trasferire 200 microlitri della soluzione in una fiala di vetro pre-lavata.

Evaporare il solvente nel flaconcino con un flusso delicato di azoto. Risciacquare un'altra microsiringa di vetro con cloroformio, quindi utilizzarla per aggiungere 200, 2,6 microlitri di cloroformio alla fiala di vetro con DPHPC. Aggiungere 47,4 microlitri della soluzione di stock di ftatocianina di rame filtrata nella soluzione DPHPC, che dovrebbe comportare un rapporto molare di 10 a un DPHPC con ftatocianina.

Utilizzare un'altra siringa pulita per aggiungere 250 microlitri di esano alla soluzione. Quindi mescolarlo con un mixer a vortice a 2.300 giri/min per 10 secondi. Filtrare la soluzione preparata attraverso una membrana PTFE da 0,2 micrometri.

Tagliare tre per tre centimetri di substrati di silicio da un wafer di silicio. Quindi pulirli in un bagno ad ultrasuoni per 10 minuti in acqua purificata, seguita da etanolo, e poi cloroformio. Trattare i substrati con plasma di ossigeno per cinque minuti per rimuovere i materiali organici adsorbiti dalla superficie e per migliorare l'idrofilia.

Lavare un becher PTFE con acqua purificata che scorre per tre minuti. Quindi mettere il substrato di silicio pulito nel becher inclinato con un piccolo angolo. Versare una quantità sufficiente di acqua purificata nel becher fino a quando l'intero substrato di silicio non viene sommerso.

Togliere la soluzione ibrida preparata dal congelatore e consentirgli di riscaldarsi a temperatura ambiente. Quindi mescolarlo con un miscelatore a vortice a 2.300 giri/min per 15 secondi. Utilizzare una microsiringa da 50 microlitri risciacquata per far cadere da tre a cinque microlitri della soluzione ibrida sulla superficie dell'acqua formando una membrana lipidica ibrida galleggiante.

Per trasferire la membrana sul substrato di silicio, evaporare il solvente organico e pompare l'acqua dal becher con una pompa peristaltica ad una velocità di tre millilitri al minuto. Al termine del processo di trasferimento, posizionare il substrato di silicio su un tergicristallo della camera pulita e lasciare evaporare tutta l'acqua residua. La membrana lipidica ibrida as formata ha un colore azzurro uniforme a causa della presenza di molecole di ftatocianina di rame e un'area di diversi centimetri quadrati.

Qui sono mostrate immagini di microscopia confocale e immagini di microscopia a forza atomica della membrana su un substrato di silicio. Nell'immagine AFM, la membrana in alto a sinistra è spessa con uno spessore di 79,4 nanometri, e quella in basso a destra è sottile con uno spessore di 4,9 nanometri. La membrana sottile mostra una rugosità superficiale di 0,4 nanometri, che è vicina a quella del substrato di silicio pulito.

L'analisi a raggi X dispersiva di energia è stata utilizzata per indagare ulteriormente la composizione della membrana ibrida sul substrato di silicio. I rapporti atomici degli elementi rappresentativi, come rame, fosforo, azoto e carbonio sono rispettivamente 0,33, 0,97, 4,06 e 68,56%. Il rapporto molare teorico tra rame, fosforo, azoto, e carbonio dovrebbe essere uno, a tre, a 11, a 192, che è vicino al rapporto elemento misurato nella membrana ibrida, indicando che il rapporto tra i lipidi e le molecole di ftatocianina di rame viene mantenuto dopo i processi di formazione e trasferimento del film.

Doping le membrane lipidiche con altri nanomateriali, come nanoparticelle di grafene o mentolo, le membrane nanoibride con varie funzioni possono essere facilmente formate.