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Relatamos um protocolo para a produção de uma membrana lipídica híbrida na interface água/ar dopando a bicamada lipídica com moléculas de cobre (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butil-29H,31H-phthalocyanine (CuPc). A membrana lipídica híbrida resultante tem uma estrutura de sanduíche lipídida/CuPc/lipídio. Este protocolo também pode ser aplicado à formação de outros nanomateriais funcionais.
Nosso protocolo demonstra um método simples para fabricar moléculas orgânicas dopadas de membranas lipídicas híbridas. A propriedade estável do ar da membrana pode estender a aplicação da estrutura lipídica bicamadas a dispositivos de estado sólido. Usamos um processo de auto-montagem para formar membranas lipídicas híbridas com uma espessura de vários nanômetros.
Este protocolo é simples e fácil de seguir e não requer equipamentos complicados. Este método pode ser usado para fabricar outras mesmas membranas lipídicas biohibrificas e pode ser prontamente adotado tanto para sensores quanto para outros dispositivos de sensoriamento. Trabalhando em uma caixa de luvas anaeróbicas, dissolva a phthalocyanina de cobre em clorofórmio dentro de um frasco de vidro lavado para preparar uma solução de estoque de phthalocyanina de cobre de 10 mililitros.
Filtre a solução através de uma membrana PTFE de 0,2 micrômetro. Misture a solução DPHPC com um misturador de vórtice a 2.300 RPM por 10 segundos. Em seguida, enxágue uma micro-seringa de vidro com clorofórmio cinco vezes e use-a para transferir 200 microliters da solução para um frasco de vidro pré-lavado.
Evaporar o solvente no frasco com um fluxo suave de nitrogênio. Enxágüe outra micro-seringa de vidro com clorofórmio, em seguida, use-a para adicionar 200, 2,6 microliters de clorofórmio ao frasco de vidro com DPHPC. Adicione 47,4 microliters da solução filtrada de estoque de phthalocyanina de cobre na solução DPHPC que deve resultar em uma razão molar de 10 para um DPHPC à phthalocyanine.
Use outra seringa limpa para adicionar 250 microliters de hexano à solução. Em seguida, misture-o com um misturador de vórtice a 2.300 RPM por 10 segundos. Filtre a solução preparada através de uma membrana PTFE de 0,2 micrômetro.
Corte três por três centímetros substratos de silício de um wafer de silício. Em seguida, limpe-os em um banho ultrassônico por 10 minutos em água purificada, seguido de etanol, e depois clorofórmio. Trate os substratos com plasma de oxigênio por cinco minutos para remover materiais orgânicos adsorvidos da superfície e melhorar a hidrofilialidade.
Lave um béquer PTFE com água purificada fluindo por três minutos. Em seguida, coloque o substrato de silício limpo no béquer inclinado com um pequeno ângulo. Despeje uma quantidade suficiente de água purificada no béquer até que todo o substrato de silício esteja submerso.
Tire a solução híbrida preparada do congelador e deixe aquecer até a temperatura ambiente. Em seguida, mexa com uma batedeira de vórtice a 2.300 RPM por 15 segundos. Use uma micro seringa microlitra enxaguada de 50 microlitrais para soltar de três a cinco microlitras da solução híbrida na superfície da água formando uma membrana lipídica híbrida flutuante.
Para transferir a membrana para o substrato de silício, evaporar o solvente orgânico e bombear a água para fora do béquer com uma bomba peristáltica a uma taxa de três mililitros por minuto. Após a conclusão do processo de transferência, coloque o substrato de silício em um limpador de sala limpo e deixe que toda a água residual evapore. A membrana lipídica híbrida formada tem uma cor azul claro uniforme devido à presença de moléculas de phthalocyanina de cobre, e uma área de vários centímetros quadrados.
Aqui são mostradas imagens de microscopia confocal e imagens de microscopia de força atômica da membrana em um substrato de silício. Na imagem AFM, a membrana no canto superior esquerdo é grossa com uma espessura de 79,4 nanômetros, e que no canto inferior direito é fina com uma espessura de 4,9 nanômetros. A membrana fina mostra uma rugosidade superficial de 0,4 nanômetros, que é próxima à do substrato de silício limpo.
A análise de raios-X dispersivo de energia foi utilizada para investigar melhor a composição da membrana híbrida no substrato de silício. As proporções atômicas de elementos representativos, como cobre, fósforo, nitrogênio e carbono são 0,33, 0,97, 4,06 e 68,56%, respectivamente. A razão molar teórica de cobre, fósforo, nitrogênio, carbono deve ser de um, para três, para 11, para 192, que está próxima da razão de elementos medidos na membrana híbrida, indicando que a razão entre os lipídios e as moléculas de phthalocyanina de cobre é mantida após os processos de formação e transferência do filme.
Dopando as membranas lipídicas com outros nanomateriais, como nanopartículas de grafeno ou mentol, membranas nanohibrificadas com várias funções podem ser prontamente formadas.
