물/공기 인터페이스에서 소수성 유기 분자와 함께 도핑 하이브리드 지질 막의 자체 조립
Summary
우리는 구리 (II) 2,9,16,23 테트라 – 테르트 – 부틸 -29H,31H -phthalocyanine (CuPc) 분자와 지질 이중 층을 도핑하여 물 / 공기 인터페이스에서 하이브리드 지질 막을 생산하기위한 프로토콜을보고합니다. 그 결과 하이브리드 지질 막에는 지질/CuPc/지질 샌드위치 구조가 있습니다. 이 프로토콜은 또한 다른 기능성 나노 물질의 형성에 적용될 수 있다.
Abstract
초박형 두께(3-4nm), 초고저항성, 유동성 및 자체 조립 능력을 포함한 독특한 특성으로 인해 지질 이중층은 쉽게 기능화될 수 있으며 바이오 센서 및 바이오 장치 와 같은 다양한 응용 분야에서 사용되었습니다. 이 연구에서는, 우리는 평면 유기 분자를 소개했습니다: 구리 (II) 2,9,16,23-테트라 테르트 부틸-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) 지질 막을 도프. CuPc/지질 하이브리드 멤브레인은 자체 조립에 의해 물/공기 인터페이스에서 형성됩니다. 이 막에서 소수성 CuPc 분자는 지질 분자의 소수성 꼬리 사이에 위치하여 지질 /CuPc / 지질 샌드위치 구조를 형성합니다. 흥미롭게도, 공기 안정하이브리드 지질 이중층은 하이브리드 멤브레인을 Si 기판으로 이송하여 쉽게 형성될 수 있다. 우리는 생체 센서 및 바이오 장치의 제조를위한 새로운 방법론을 나타내는 지질 이중 층 시스템에 나노 물질을 통합하기위한 간단한 방법을보고합니다.
Introduction
세포막의 필수적인 프레임 워크로, 세포의 내부는 지질 이중 층 시스템에 의해 외부에서 분리된다. 이 시스템은 수혈성 인지질로 구성되어 있으며, 이는 소수성 인에스테르 “머리”와 소수성 지방산 “꼬리”로 구성됩니다. 수성 환경에서 지질 양층의 놀라운 유동성 및 자체 조립 능력으로 인해1,2,인공 지질 양층은 간단한 방법을 사용하여 형성 될 수있다3,4. 이온 채널, 막 수용체 및 효소와 같은 다양한 유형의 막 단백질이 인공 지질 바이레이어에 통합되어 세포막5,6의기능을 모방하고 연구하고 있다. 최근에는 지질 이중층이 나노물질(예: 금속 나노입자, 그래핀 및 탄소 나노튜브)으로 도핑되어 기능성 하이브리드멤브레인7,8, 9,10,11,12, 13을형성하고 있다. 이러한 하이브리드 멤브레인을 형성하는 데 널리 사용되는 방법은 변형된 Au-나노입자7 또는 탄소나노튜브(11)와같은 소수성 물질을 포함하는 도프 지질 소포의 형성을 포함하고, 그 결과 소포는 그 때 평면 지원 지질 이중층으로 융합된다. 그러나 이 방법은 복잡하고 시간이 많이 소요되어 이러한 하이브리드 멤브레인의 잠재적 사용을 제한합니다.
이 작품에서 지질 막은 자체 조립에 의해 물/공기 인터페이스에서 형성된 하이브리드 지질 막을 생성하기 위해 유기 분자로 도핑되었습니다. 이 프로토콜은 혼합 용액의 준비, 물/공기 인터페이스에서 하이브리드 멤브레인 형성, 막을 Si 기판으로 옮기는 세 가지 단계를 포함합니다. 이전에 보고된 다른 방법에 비해 여기에 설명된 방법은 더 간단하며 정교한 계측이 필요하지 않습니다. 이 방법을 사용하여, 더 큰 면적을 가진 공기 안정하이브리드 지질 막은 짧은 시간에 형성될 수 있다. 본 연구에서 사용되는 나노 물질은 반전도 유기 분자, 구리 (II) 2,9,16,23-테트라 -테르트 부틸-29H,31H -phthalocyanine (CuPc)이며, 태양 전지, 광검출기, 가스 센서 및 촉매14,15을포함한 다수의 응용 분야에서 널리 사용된다. CuPc, 평면 구조를 가진 작은 유기 분자, 그것의 소수성 특성에 인지질 듀오의 “꼬리”에 대 한 높은 친화력을 가지고. 다른 그룹은 CuPc 분자가 고도로 정렬된 구조물16, 17의형성을 가진 단결정 표면에 자가 조립할 수 있다는 것을보고했습니다. 따라서, CuPc 분자가 자기 조립을 통해 지질 이중층으로 통합될 가능성이 높다.
우리는 멤브레인을 형성하고 원활하게이 절차를 구현하기위한 몇 가지 제안을 제공하는 데 사용되는 절차에 대한 자세한 설명을 제공합니다. 또한, 우리는 하이브리드 지질 막의 몇 가지 현재 의 결과를 제시하고,이 방법의 잠재적 인 응용 프로그램에 대해 논의.
Protocol
Representative Results
Discussion
하이브리드 멤브레인의 전구체 용액에서, 순수한 클로로폼이 아닌 혼합 유기 용매(클로로폼 및 헥산)가 지질및 CuPc를 용해하는 데 사용된다. 순수 클로로폼을 사용하는 경우 전구체 용액의 밀도가 물보다 높을 것입니다. 따라서 용액이 수면에 퍼지기보다는 물 바닥으로 가라앉을 가능성이 높습니다. 저밀도 용매인 헥산을 전구체 용액에 첨가하여 용액이 용매의 증발 후 수면에 떠 균일한 하이브?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 일본과학기술청(JPMJCR14F3)의 CREST 프로그램과 일본과학진흥협회(19H00846, 18K14120)의 교부금 프로그램에 의해 지원되었다. 이 작품은 부분적으로 나노 전자 및 스핀 트로닉스연구소, 도호쿠 대학 전기 통신 연구소에서 수행되었다.
Materials
| 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 |
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