אנו מדווחים על פרוטוקול לייצור קרום שומנים היברידי בממשק המים/אוויר על ידי סימום ביטל השימנים עם נחושת (II) 2,9,16,23-טטרה-אטרה-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) מולקולות. קרום שומנים היברידית וכתוצאה מכך יש מבנה כריך שומנים/CuPc/שומנים. פרוטוקול זה יכול להיות מיושם גם על היווצרות של ננו-חומרים פונקציונליים אחרים.
בשל תכונותיהם הייחודיות, כולל עובי דק במיוחד (3-4 0m), התנגדות גבוהה במיוחד, נזילות ויכולת הרכבה עצמית, ניתן לתפקד בקלות שכבות שומנים ונעשה בהם שימוש ביישומים שונים כגון חיישנים ביולוגיים והתקנים ביולוגיים. במחקר זה, הצגנו מולקולה אורגנית מיכנית: נחושת (II) 2,9,16,23-טטרה-אטרה-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) כדי קרום שומנים סמים. קרום היברידי CuPc / שומנים צורות בממשק מים / אוויר על ידי הרכבה עצמית. בממברנה זו, מולקולות CuPc הידרופובי ממוקמים בין הזנבות הידרופוביים של מולקולות שומנים, ויוצרים מבנה כריך שומנים/CuPc/שומנים. מעניין, דוטל שומנים היברידיים יציב אוויר יכול להיווצר בקלות על ידי העברת קרום היברידי על כנוע Si. אנו מדווחים על שיטה פשוטה לשילוב ננו-חומרים במערכת דו-שכבתית שומנים, המייצגת מתודולוגיה חדשה לזיוף חיישנים ביולוגיים וביו-ניסויים.
כמו מסגרות חיוניות של קרום התא, הפנים של תאים מופרדים מבחוץ על ידי מערכת דו שכבתי שומנים. מערכת זו מורכבת פוספוליפידים אמפיפיליים, אשר מורכבים אסתר זרחנית הידרופילית “ראשים” וחומצות שומן הידרופוביות “זנבות”. בשל נזילות יוצאת דופן ויכולת הרכבה עצמית של דו-שכבות שומנים בסביבה מים1,2, דו-שכבות שומנים מלאכותיים ניתן ליצור בשיטותפשוטות 3,4. סוגים שונים של חלבוני קרום, כגון ערוצי יון, קולטני קרום ואנזימים, שולבו דו-שכבת שומנים מלאכותיים לחקות וללמוד את הפונקציות של קרוםהתא 5,6. לאחרונה, bilayers שומנים כבר מסוממים עם ננו חומרים (למשל, חלקיקים מתכת, גרפן, ופחמן צינורות) כדי ליצור קרום היברידיפונקציונלי 7, 8,9,10,11,12,13. שיטה בשימוש נרחב עבור יצירת קרום היברידי כזה כרוך היווצרות של שלביות שומנים מסוממים, אשר מכילים חומרים הידרופוביים כגון שונה Au-חלקיקים7 או צינורות פחמן 11, ואת שלבי השומנים וכתוצאה מכך הם התמזגו לתוך שכבות שומנים נתמך פלנר. עם זאת, גישה זו מורכבת וגוזלת זמן, מה שמגביל את השימושים הפוטנציאליים של קרום היברידי כזה.
בעבודה זו, קרום שומנים היו מסוממים עם מולקולות אורגניות לייצר קרום שומנים היברידיים שנוצרו בממשק מים / אוויר על ידי הרכבה עצמית. פרוטוקול זה כולל שלושה שלבים: הכנת הפתרון המעורב, היווצרות קרום היברידי בממשק המים/האוויר, והעברת הממברנה לערכת Si. בהשוואה לשיטות אחרות שדווחו בעבר, השיטה המתוארת כאן פשוטה יותר ואינה דורשת מכשור מתוחכם. בשיטה זו, קרום שומנים היברידיים יציב אוויר עם שטח גדול יותר ניתן ל שנוצרו בזמן קצר יותר. הננו-חומר המשמש במחקר זה הוא מולקולה אורגנית מוליכים למחצה, נחושת (II) 2,9,16,23-טטרה-אטרה-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc), אשר נמצא בשימוש נרחב במספר יישומים, כולל תאים סולריים, פוטודטים, חיישני גז וזרז14,15. CuPc, מולקולה אורגנית קטנה עם מבנה מינורי, יש זיקה גבוהה “זנבות” של צמד פוספוליפידים למאפיינים ההידרופוביים שלה. קבוצות אחרות דיווחו כי מולקולות CuPc יכול להרכיב את עצמו על משטחים גביש יחיד עם היווצרות של מבניםמסודרים מאוד 16,17. לכן, זה מאוד אפשרי כי מולקולות CuPc יכול להיות משולב לתוך bilayers שומנים באמצעות הרכבה עצמית.
אנו מספקים תיאור מפורט של ההליכים המשמשים להקמת ממברנות ולספק כמה הצעות ליישום חלק של הליך זה. בנוסף, אנו מציגים כמה תוצאות מציגות של קרום הליפים ההיברידי, ולדון יישומים פוטנציאליים של שיטה זו.
בתמיסה הקדמה של קרום היברידי, ממס אורגני מעורב (כלורופורם ו hexane) ולא כלורופורם טהור משמש כדי להמיס שומנים וCuPc. אם נעשה שימוש בכלורופורם טהור, הצפיפות של תמיסת הקדמה תהיה גבוהה יותר ממים. לכן, סביר להניח כי הפתרון ישקע לקרקעית המים ולא יתפשט על פני המים. הוספת הקסאן, ממס בצפיפות נמוכה, לפתרון ?…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית CREST של סוכנות המדע והטכנולוגיה של יפן (JPMJCR14F3) ומענק באיידס מהחברה יפן לקידום המדע (19H00846 ו- 18K14120). עבודה זו בוצעה בחלקה במעבדה לננואלקטרוניקה וספינטרוניקה, מכון המחקר לתקשורת חשמלית, אוניברסיטת טוהוקו.
Chloroform | Wako Chemicals | 033-08631 | |
CuPc | Sigma-Aldrich | 423165 | |
DPhPc | Avanti Polar Lipids | 850356C | |
Glass vials with screw cap | Nichiden-Rike Glass Co., Ltd | 6-29801 | |
Hexane | Wako Chemicals | 084-03421 | |
Membrane filters | Merck Millipore Ltd. | R8CA42836 | |
Micro-syringe | Hamilton | 80530 | |
Peristaltic pump | Tokyo Rikakikai Co., Ltd. | 11914199 | |
Vortex mixer | Scientific Industries, Inc. | SI-0286 |