水/空気界面で疎水性有機分子をドープしたハイブリッド脂質膜の自己集合

我々は、脂質二重層を銅(II)2,9,16,23-テトラ-tert-ブチル-29H,31H-フタロシアニン(CuPc)分子でドーピングすることにより、水/空気界でハイブリッド脂質膜を産生するためのプロトコルを報告する。得られたハイブリッド脂質膜は、脂質/CuPc/脂質サンドイッチ構造を有する。このプロトコルは、他の機能性ナノ材料の形成にも適用することができる。

我々のプロトコルは、有機分子ドープハイブリッド脂質膜を製造する簡単な方法を実証する。膜の空気安定性は、固体デバイスへの脂質二重層構造の適用を拡張することができる。私たちは、自己組み立てプロセスを使用して、数ナノメートルの厚さのハイブリッド脂質膜を形成します。

このプロトコルはシンプルで簡単に従い、複雑な機器を必要としません。この方法は、他の同じバイオハイブリッド脂質膜を製造するために使用することができ、センサーおよび他のセンシングデバイスの両方に容易に採用することができる。嫌気性グローブボックスで作業し、洗浄ガラスバイアルの中のクロロホルムにフタロシアニン銅を溶解し、1ミリリットルの銅フタロシアニンストック溶液を調製します。

0.2マイクロメートルPTFE膜を通して溶液をフィルター処理します。2,300 RPMの渦ミキサーでDPHPC溶液を10秒間混ぜます。次に、クロロホルムでガラスマイクロシリンジを5回洗い流し、それを使用して200マイクロリットルの溶液を洗浄ガラスバイアルに移します。

窒素の穏やかな流れとバイアル内の溶媒を蒸発させます。クロロホルムで別のガラスマイクロシリンジをリンスし、それを使用してDPHPCでガラスバイアルに200、2.6マイクロリットルのクロロホルムを追加します。濾過された銅フタロシアニンストック溶液の47.4マイクロリットルをDPHPC溶液に加え、10対1のDPHPC対フタロシアニンのモル比をもたらすはずです。

別のきれいな注射器を使用して、250マイクロリットルのヘキサンを溶液に加えます。その後、2、300 RPMで渦ミキサーと10秒間混ぜます。0.2マイクロメートルPTFE膜を通して準備された溶液をフィルター処理する。

シリコンウエハから3センチメートルのシリコン基板を3センチメートルカットします。次に、精製水で10分間超音波浴で洗浄し、エタノールを続け、クロロホルムを続けます。表面から吸着した有機材料を取り除き、親水性を改善するために、酸素プラズマで5分間基板を処理します。

精製水を流して3分間PTFEビーカーを洗います。次に、洗浄したシリコン基板を小さな角度で傾けたビーカーに入れます。シリコン基板全体が水没するまで、十分な量の精製水をビーカーに注ぎます。

準備したハイブリッド溶液を冷凍庫から取り出し、室温まで温めます。その後、2、300 RPMで15秒間ボルテックスミキサーでかき混ぜます。リンスした50マイクロシリンジを使用して、3~5マイクロリットルのハイブリッド溶液を水面に落とし、浮遊ハイブリッド脂質膜を形成します。

膜をシリコン基板に移すために、有機溶媒を蒸発させ、毎分3ミリリットルの速度で蠕動ポンプでビーカーから水を送り出す。移送プロセスが完了したら、シリコン基板をクリーンルームワイパーに置き、すべての残留水を蒸発させます。形成されたハイブリッド脂質膜は、フタロシアニン分子の銅の存在に起因する均一な水色、および数平方センチメートルの領域を有する。

ここに示されているのは、シリコン基板上の膜の共焦点顕微鏡画像と原子間力顕微鏡画像である。AFM画像では、左上の膜は厚さ79.4ナノメートルの厚さで、右下の膜は4.9ナノメートルの厚さで薄い。薄膜は、洗浄されたシリコン基板の表面粗さが0.4ナノメートルに近い。.

エネルギー分散型X線分析を用いて、シリコン基板上のハイブリッド膜の組成をさらに調べた。銅、リン、窒素、炭素などの代表元素の原子比は、それぞれ0.33、0.97、4.06、68.56%です。銅の理論モル比は、リンに対して、窒素に対し、炭素に対して1つ、3つ、11個、192年に、ハイブリッド膜における測定元素比に近い、脂質と銅フタロシアニン分子との比率が膜形成および転写プロセスの後に維持されることを示す。

グラフェンやメントールナノ粒子などの他のナノ材料を用いて脂質膜をドーピングすることにより、様々な機能を有するナノハイブリッド膜を容易に形成することができる。