CN109297784B - 一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，它涉及一种磷脂囊泡的制备方法。本发明的目的是要解决现有大面积电极制备的磷脂囊泡杂乱无序，且磷脂囊泡尺寸不均一的问题。方法：一、电极的制备与清洗；二、磷脂干膜的涂抹及干燥；三、组装；四、电形成囊泡过程，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。本发明突破性的实现了高度有序排列且尺寸均一的磷脂囊泡的简单快速制备，制备时间短，适合工业化生产。本发明可获得一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种磷脂囊泡的制备方法。
背景技术
磷脂囊泡作为细胞的封闭基质模型，是解析细胞的精细结构，模拟细胞的生物学功能的优异模板，也是研究膜渗透压、膜曲度与张力等研究的极好模型。其中电形成法是制备具有细胞尺寸的磷脂囊泡的常用方法，但在传统的平面基底上形成的磷脂囊泡杂乱无序，对于要求磷脂囊泡分散且有序的试验研究造成一定困难。
发明内容
本发明的目的是要解决现有大面积电极制备的磷脂囊泡杂乱无序，且磷脂囊泡尺寸不均一的问题，而提供一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法。
一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、电极的制备与清洗：
首先采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极，得到条纹微电极基片；将条纹微电极基片放入质量分数为1％～1.5％的碳酸钠溶液中超声洗涤1min～3min，超声功率为250W～300W，再使用蒸馏水清洗2次～3次，最后使用氮气吹干，得到清洗后的条纹微电极基片；
步骤一中所述的条纹微电极为多个条形电极并联组成的阵列式，其中每个条形电极的宽度为10μm～50μm，每两个条形电极之间的距离为10μm～50μm，且条形电极的宽度与两个条形电极之间的距离相等；
二、磷脂干膜的涂抹及干燥：
①、将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液；
②、将浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液均匀地涂覆到清洗后的条纹微电极基片上的条纹微电极表面，再在温度为23℃～26℃的条件下真空干燥2h～3h，得到表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片；
三、组装：将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片和聚四氟乙烯框架组成密闭制备装置，再向密闭制备装置中注入蔗糖溶液或葡萄糖溶液，得到磷脂囊泡形成池装置；
步骤三中所述的蔗糖溶液的浓度为100mmol/L～200mmol/L；
步骤三中所述的葡萄糖溶液的浓度为100mmol/L～200mmol/L；
四、将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片上的覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极分别与信号发生器相连接，在波形为正弦波、交流电压为1V～9V和频率为1Hz～104Hz的条件下反应5min～120min，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。
本发明的优点：
一、电形成方法是利用电场诱导电极表面的磷脂干膜在形成介质中的分离***，并形成球状囊泡。在大面积电极中，电场诱导的磷脂干膜***有顺序及***面积的不可限定性，可导致基底(ITO导电玻璃)上形成的磷脂囊泡尺寸有不均一性，本发明中可制备的条纹微电极中每个条形电极的宽度为10μm～50μm，由于条纹微电极中每个条形电极宽度的限制，限定了在每个条形电极表面的磷脂干膜的宽度和面积，在电场诱导下即可形成尺寸均一性、高度有序的磷脂囊泡阵列；
二、目前还没有关于利用条纹微电极制备磷脂囊泡阵列的报道，本发明突破性的实现了高度有序排列且尺寸均一的磷脂囊泡的简单快速制备，且形成的磷脂囊泡的尺寸可通过条纹微电极中每个条形电极的宽度进行控制和调节，本发明的制备方法填补了磷脂囊泡序列制备方法上的空白，扩大了其在仿生学及生物学研究领域的应用范围；
三、本发明制备的高度有序的磷脂囊泡阵列与基底具有天然的紧密结合的优势，可直接用于开展以磷脂囊泡为反应器的化学及生物学研究，如磷脂囊泡内的聚合酶链式反(PCR)，本发明制备的高度有序的磷脂囊泡阵列中磷脂囊泡尺寸均一，解决了开展平行试验时选定磷脂囊泡不均一的难题，扩大了磷脂囊泡在化学，生物及医学等领域的应用范围；
四、本发明方法简单，制备时间短，适合工业化生产。
本发明可获得一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法。
附图说明
图1为实施例一中制备的条纹微电极基片的结构示意图，图中1为ITO导电玻璃上除条纹微电极外的区域，2为条形电极，a为条形电极的宽度，b为每两个条形电极之间的距离；
图2为实施例一制备的条纹微电极的荧光显微镜图片，图中1代表的暗色区域为导电的条形电极，2代表的浅色区域为不导电的玻璃区域；
图3为实施例一中磷脂囊泡形成池装置及磷脂囊泡阵列的形成示意图，图中1为表面覆盖有厚度为160nm磷脂层的条纹微电极基片，2为覆盖有厚度为160nm磷脂层的条纹微电极，3为聚四氟乙烯框架，4为高度有序的磷脂囊泡阵列；
图4为实施例一制备的高度有序的磷脂囊泡阵列的荧光显微镜图片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法是按以下步骤完成的：
一、电极的制备与清洗：
首先采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极，得到条纹微电极基片；将条纹微电极基片放入质量分数为1％～1.5％的碳酸钠溶液中超声洗涤1min～3min，超声功率为250W～300W，再使用蒸馏水清洗2次～3次，最后使用氮气吹干，得到清洗后的条纹微电极基片；
步骤一中所述的条纹微电极为多个条形电极并联组成的阵列式，其中每个条形电极的宽度为10μm～50μm，每两个条形电极之间的距离为10μm～50μm，且条形电极的宽度与两个条形电极之间的距离相等；
二、磷脂干膜的涂抹及干燥：
①、将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液；
②、将浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液均匀地涂覆到清洗后的条纹微电极基片上的条纹微电极表面，再在温度为23℃～26℃的条件下真空干燥2h～3h，得到表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片；
三、组装：将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片和聚四氟乙烯框架组成密闭制备装置，再向密闭制备装置中注入蔗糖溶液或葡萄糖溶液，得到磷脂囊泡形成池装置；
步骤三中所述的蔗糖溶液的浓度为100mmol/L～200mmol/L；
步骤三中所述的葡萄糖溶液的浓度为100mmol/L～200mmol/L；
四、将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片上的覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极分别与信号发生器相连接，在波形为正弦波、交流电压为1V～9V和频率为1Hz～104Hz的条件下反应5min～120min，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。
本实施方式的优点：
一、电形成方法是利用电场诱导电极表面的磷脂干膜在形成介质中的分离***，并形成球状囊泡。在大面积电极中，电场诱导的磷脂干膜***有顺序及***面积的不可限定性，可导致基底(ITO导电玻璃)上形成的磷脂囊泡尺寸有不均一性，本实施方式中可制备的条纹微电极中每个条形电极的宽度为10μm～50μm，由于条纹微电极中每个条形电极宽度的限制，限定了在每个条形电极表面的磷脂干膜的宽度和面积，在电场诱导下即可形成尺寸均一性、高度有序的磷脂囊泡阵列；
二、目前还没有关于利用条纹微电极制备磷脂囊泡阵列的报道，本实施方式突破性的实现了高度有序排列且尺寸均一的磷脂囊泡的简单快速制备，且形成的磷脂囊泡的尺寸可通过条纹微电极中每个条形电极的宽度进行控制和调节，本实施方式的制备方法填补了磷脂囊泡序列制备方法上的空白，扩大了其在仿生学及生物学研究领域的应用范围；
三、本实施方式制备的高度有序的磷脂囊泡阵列与基底具有天然的紧密结合的优势，可直接用于开展以磷脂囊泡为反应器的化学及生物学研究，如磷脂囊泡内的聚合酶链式反(PCR)，本实施方式制备的高度有序的磷脂囊泡阵列中磷脂囊泡尺寸均一，解决了开展平行试验时选定磷脂囊泡不均一的难题，扩大了磷脂囊泡在化学，生物及医学等领域的应用范围；
四、本实施方式方法简单，制备时间短，适合工业化生产。
本实施方式可获得一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极是按以下步骤完成的：
①、首先在超声功率为250W～300W下将ITO导电玻璃在无水乙醇中超声清洗10min～15min，然后在超声功率为250W～300W下将ITO导电玻璃在蒸馏水中超声清洗10min～15min，再使用氮气吹干，最后经等离子清洗机处理25s～35s后放入温度为105℃～115℃的加热板上加热5min～15min，得到预处理的ITO导电玻璃；
②、首先使用温度为110℃～115℃的塑封机将光刻胶在预处理的ITO导电玻璃上压制成膜，然后在膜上放置带有图案的掩膜，再使用波长为365nm的紫外光曝光显影2s～2.5s，然后在温度为60℃～70℃下加热固化3min～5min，再在质量分数为1％～1.5％的碳酸钠溶液中超声清洗6s～8s，最后使用电化学工作站，以盐酸溶液为腐蚀液，在扫描电压为﹣2V和扫速为0.01V/s的条件下腐蚀2min～3min，得到条纹微电极；
步骤②所述的光刻胶为AM175；
步骤②所述的塑封机为GMP Photonex-Sync235；
步骤②所述的电化学工作站为AUTOLAB PGSTAT302N；
步骤②所述的盐酸溶液的浓度为6mol/L～8mol/L。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤二①中将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为0.5mg/mL～1mg/mL的磷脂溶液。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二①中将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为5mg/mL～10mg/mL的磷脂溶液。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二①中所述的磷脂为二油酰基磷脂酰胆碱、1-棕榈酰基-2-油酰基磷脂酰胆碱或磷脂酰胆碱。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二②中将浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液均匀地涂覆到清洗后的条纹微电极基片上的条纹微电极表面，再在温度为23℃～25℃的条件下真空干燥2h，表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的密闭制备装置的尺寸为6mm×4mm×1mm，尺寸为6mm×4mm×1mm的密闭制备装置中蔗糖溶液或葡萄糖溶液的体积为300μL～400μL。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中所述的蔗糖溶液的浓度为100mmol/L～150mmol/L。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤三中所述的葡萄糖溶液的浓度为100mmol/L～150mmol/L。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤四中将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片上的覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极分别与信号发生器相连接，在波形为正弦波、交流电压为1V～5V和频率为1Hz～10Hz的条件下反应90min～100min，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、电极的制备与清洗：
首先采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极，得到条纹微电极基片；将条纹微电极基片放入质量分数为1.5％的碳酸钠溶液中超声洗涤2min，超声功率为250W，再使用蒸馏水清洗3次，最后使用氮气吹干，得到清洗后的条纹微电极基片；
步骤一中所述的条纹微电极为多个条形电极并联组成的阵列式，其中每个条形电极的宽度为50μm，每两个条形电极之间的距离为50μm，且条形电极的宽度与两个条形电极之间的距离相等；
步骤一中所述的采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极是按以下步骤完成的：
①、首先在超声功率为250W下将ITO导电玻璃在无水乙醇中超声清洗10min，然后在超声功率为250W下将ITO导电玻璃在蒸馏水中超声清洗10min，再使用氮气吹干，最后经等离子清洗机处理30s后放入温度为110℃的加热板上加热10min，得到预处理的ITO导电玻璃；
②、首先使用温度为110℃的塑封机将光刻胶在预处理的ITO导电玻璃上压制成膜，然后在膜上放置带有图案的掩膜，再使用波长为365nm的紫外光曝光显影2s，然后在温度为65℃下加热固化4min，再在质量分数为1.5％的碳酸钠溶液中超声清洗7s，最后使用电化学工作站，以盐酸溶液为腐蚀液，在扫描电压为﹣2V和扫速为0.01V/s的条件下腐蚀2min，得到条纹微电极；
步骤②所述的光刻胶为AM175；
步骤②所述的塑封机为GMP Photonex-Sync235；
步骤②所述的电化学工作站为AUTOLAB PGSTAT302N；
步骤②所述的盐酸溶液的质量分数为6mol/L；
二、磷脂干膜的涂抹及干燥：
①、将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为5mg/mL的磷脂溶液；
步骤二①中所述的磷脂为二油酰基磷脂酰胆碱；
②、将浓度为5mg/mL的磷脂溶液均匀地涂覆到清洗后的条纹微电极基片上的条纹微电极表面，再在温度为25℃的条件下真空干燥2h，得到表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片；
三、组装：将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片和聚四氟乙烯框架组成密闭制备装置，再向密闭制备装置中注入葡萄糖溶液，得到磷脂囊泡形成池装置；
步骤三中所述的葡萄糖溶液的浓度为100mmol/L；
步骤三中所述的密闭制备装置的尺寸为6mm×4mm×1mm，尺寸为6mm×4mm×1mm的密闭制备装置中葡萄糖溶液的体积为350μL；
四、将两片表面覆盖有厚度为160nm磷脂层的条纹微电极基片上的覆盖有厚度为160nm磷脂层的条纹微电极分别与信号发生器相连接，在波形为正弦波、交流电压为5V和频率为10Hz的条件下反应100min，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。
图1为实施例一中制备的条纹微电极基片的结构示意图，图中1为ITO导电玻璃上除条纹微电极外的区域，2为条形电极，a为条形电极的宽度，b为每两个条形电极之间的距离；
图2为实施例一制备的条纹微电极的荧光显微镜图片，图中1代表的暗色区域为导电的条形电极，2代表的浅色区域为不导电的玻璃区域；
图3为实施例一中磷脂囊泡形成池装置及磷脂囊泡阵列的形成示意图，图中1为表面覆盖有厚度为160nm磷脂层的条纹微电极基片，2为覆盖有厚度为160nm磷脂层的条纹微电极，3为聚四氟乙烯框架，4为高度有序的磷脂囊泡阵列；
图4为实施例一制备的高度有序的磷脂囊泡阵列的荧光显微镜图片。
从图4可知，采用实施例一的方法，在50μm宽的条形电极上形成高度有序的磷脂囊泡，磷脂囊泡较均一，尺寸范围为65μm～75μm，可为以磷脂囊泡为微反应器的相应研究提供均一的容器，也为研究磷脂膜的膜弹力，膜张力研究提供均匀的磷脂模型。
Claims (10)
1.一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于按以下步骤进行制备：
一、电极的制备与清洗：
首先采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极，得到条纹微电极基片；将条纹微电极基片放入质量分数为1％～1.5％的碳酸钠溶液中超声洗涤1min～3min，超声功率为250W～300W，再使用蒸馏水清洗2次～3次，最后使用氮气吹干，得到清洗后的条纹微电极基片；
步骤一中所述的条纹微电极为多个条形电极并联组成的阵列式，其中每个条形电极的宽度为10μm～50μm，每两个条形电极之间的距离为10μm～50μm，且条形电极的宽度与两个条形电极之间的距离相等；
二、磷脂干膜的涂抹及干燥：
①、将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液；
②、将浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液均匀地涂覆到清洗后的条纹微电极基片上的条纹微电极表面，再在温度为23℃～26℃的条件下真空干燥2h～3h，得到表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片；
三、组装：将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片和聚四氟乙烯框架组成密闭制备装置，再向密闭制备装置中注入蔗糖溶液或葡萄糖溶液，得到磷脂囊泡形成池装置；
步骤三中所述的蔗糖溶液的浓度为100mmol/L～200mmol/L；
步骤三中所述的葡萄糖溶液的浓度为100mmol/L～200mmol/L；
四、将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片上的覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极分别与信号发生器相连接，在波形为正弦波、交流电压为1V～9V和频率为1Hz～104Hz的条件下反应5min～120min，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。
2.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤一中所述的采用光刻法在ITO导电玻璃表面制备条纹微电极是按以下步骤完成的：
①、首先在超声功率为250W～300W下将ITO导电玻璃在无水乙醇中超声清洗10min～15min，然后在超声功率为250W～300W下将ITO导电玻璃在蒸馏水中超声清洗10min～15min，再使用氮气吹干，最后经等离子清洗机处理25s～35s后放入温度为105℃～115℃的加热板上加热5min～15min，得到预处理的ITO导电玻璃；
②、首先使用温度为110℃～115℃的塑封机将光刻胶在预处理的ITO导电玻璃上压制成膜，然后在膜上放置带有图案的掩膜，再使用波长为365nm的紫外光曝光显影2s～2.5s，然后在温度为60℃～70℃下加热固化3min～5min，再在质量分数为1％～1.5％的碳酸钠溶液中超声清洗6s～8s，最后使用电化学工作站，以盐酸溶液为腐蚀液，在扫描电压为﹣2V和扫速为0.01V/s的条件下腐蚀2min～3min，得到条纹微电极；
步骤②所述的光刻胶为AM175；
步骤②所述的塑封机为GMP Photonex-Sync235；
步骤②所述的电化学工作站为AUTOLAB PGSTAT302N；
步骤②所述的盐酸溶液的浓度为6mol/L～8mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤二①中将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为0.5mg/mL～1mg/mL的磷脂溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤二①中将磷脂溶解到氯仿中，得到浓度为5mg/mL～10mg/mL的磷脂溶液。
5.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤二①中所述的磷脂为二油酰基磷脂酰胆碱、1-棕榈酰基-2-油酰基磷脂酰胆碱或磷脂酰胆碱。
6.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤二②中将浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的磷脂溶液均匀地涂覆到清洗后的条纹微电极基片上的条纹微电极表面，再在温度为23℃～25℃的条件下真空干燥2h，表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片。
7.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤三中所述的密闭制备装置的尺寸为6mm×4mm×1mm，尺寸为6mm×4mm×1mm的密闭制备装置中蔗糖溶液或葡萄糖溶液的体积为300μL～400μL。
8.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤三中所述的蔗糖溶液的浓度为100mmol/L～150mmol/L。
9.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤三中所述的葡萄糖溶液的浓度为100mmol/L～150mmol/L。
10.根据权利要求1所述的一种高度有序的磷脂囊泡阵列的制备方法，其特征在于步骤四中将两片表面覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极基片上的覆盖有厚度为150nm～200nm磷脂层的条纹微电极分别与信号发生器相连接，在波形为正弦波、交流电压为1V～5V和频率为1Hz～10Hz的条件下反应90min～100min，得到高度有序的磷脂囊泡阵列。
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