刚性大分子自组装纳米管的电生理特性研究
自组装论文 平面脂质双分子层论文 单离子通道记录论文 反向电压论文 溶血效应论文 离子选择性论文 质
论文详情
自组装纳米管具有广阔的应用前景,设计和合成尺寸可调、功能可控的自组装纳米管及其应用研究是当前重要的研究热点之一。通过基元之间的弱相互作用自组装形成的膜上纳米离子通道,不仅能模仿自然界中生物大分子的结构复杂性和功能多样性,还可以根据需要而设计改造成具有特定功能从而实现重要的实际应用。我们合作实验室最近设计合成了一类能在弱极性溶剂中依靠分子间的氢键相互作用自组装形成纳米管状结构的刚性自组装基元按编号定义为1号系列,如1a,1b等)。这类自组装形成的纳米管的稳定性和外表特征可以通过修饰基元分子的侧链来调控,而其尺寸和功能则可通过改造基元分子的内环来达到。基于建立的平面脂质双分子层技术,我们发现其中一种基元分子(1a)在平面脂质双分子层中能通过分子间氢键的相互作用自组装形成直径小于1nm的离子通道。通过单离子通道记录的相关电生理实验研究,发现如此小的疏水性通道可以高效地导通质子。反向电压实验结果表明质子的导通效率比氯离子高3328倍。通过比较该纳米管在4M KCl(pH 6.0)溶液中和1mM HCl溶液中的电导,我们还发现质子导通效率比钾离子高2063倍。而且这种合成自组装纳米离子通道还具有与生物离子通道具有可比拟的阳离子选择特性,实验结果显示钾离子的选择性均高于钠离子和锂离子的选择性。我们推测这种小孔径的疏水性纳米管具有高效的质子导通能力可能与有序排列的水分子高通透性有关,而其阳离子选择性则与离子的水合直径以及水分子剥离该离子所需的能量有关。小鼠红细胞的溶血性实验表明这种在膜中自组装形成疏水性的离子通道确实能高效地导通水分子从而引起红细胞溶血,为质子导通机制的推测提供了验证实例。这些研究不仅为下一步发展结构更复杂、功能更完善的有机合成纳米自组装系统提供了实验基础和优化依据,还为这类系统的开发和应用提供了一种新思路。
摘要 | 第3-5页 |
ABSTRACT | 第5-6页 |
符号说明 | 第8-13页 |
第一章 绪论 | 第13-19页 |
1.1 合成自组装纳米管介绍 | 第13-14页 |
1.2 合成自组装纳米管的潜在应用 | 第14-16页 |
1.2.1 生物检测器 | 第14-15页 |
1.2.2 药物及靶向输送 | 第15页 |
1.2.3 电子器件 | 第15页 |
1.2.4 光感材料 | 第15-16页 |
1.2.5 分子-离子筛 | 第16页 |
1.3 项目背景 | 第16-17页 |
1.4 关于本文 | 第17-19页 |
第二章 建立平面脂质双分子层技术 | 第19-43页 |
2.1 平面脂质双分子层技术的介绍 | 第19-20页 |
2.2 平面脂质双分子层工作站构成 | 第20-22页 |
2.2.1 系统硬件构成 | 第20-22页 |
2.2.2 实验材料 | 第22页 |
2.2.3 实验步骤 | 第22页 |
2.3 组建平面脂质双分子层工作站 | 第22-23页 |
2.4 调试硬件电路 | 第23-28页 |
2.4.1 电压测试 | 第23-24页 |
2.4.2 不含MC-1 的输入噪声测试 | 第24-25页 |
2.4.3 含MC-1 的输入噪声测试 | 第25页 |
2.4.4 电流输出测试 | 第25-26页 |
2.4.5 电容测试 | 第26页 |
2.4.6 自动清零测试 | 第26-27页 |
2.4.7 电容补偿测试 | 第27-28页 |
2.5 氯化Ag/AgCl 电极 | 第28-29页 |
2.5.1 氯化Ag/AgCl 电极的步骤 | 第28-29页 |
2.5.2 氯化Ag/AgCl 电极的注意事项 | 第29页 |
2.6 制作盐桥 | 第29页 |
2.7 制作面脂质双分子层 | 第29-31页 |
2.8 清洗实验用品 | 第31-32页 |
2.9 检测平面脂质双分子层的方法 | 第32-35页 |
2.9.1 电容检测和电流检测 | 第32-33页 |
2.9.2 短杆菌肽检测 | 第33-34页 |
2.9.3 α-溶血素检测 | 第34页 |
2.9.4 聚乙二醇分子检测 | 第34-35页 |
2.10 结果与讨论 | 第35-41页 |
2.10.1 电容检测 | 第35-37页 |
2.10.2 电流检测 | 第37-38页 |
2.10.3 短杆菌肽检测 | 第38-39页 |
2.10.4 α-溶血素检测 | 第39-41页 |
2.10.5 聚乙二醇检测 | 第41页 |
2.5 本章小节 | 第41-43页 |
第三章 检测合成自组装纳米管的电流 | 第43-63页 |
3.1 引言 | 第43-45页 |
3.2 实验器材 | 第45页 |
3.2.1 实验材料 | 第45页 |
3.2.2 实验仪器 | 第45页 |
3.3 对照实验 | 第45-47页 |
3.3.1 空白对照 | 第45-46页 |
3.3.2 阴性对照 | 第46页 |
3.3.3 阳性对照 | 第46-47页 |
3.4 1a 和1b 单通道记录实验 | 第47页 |
3.5 数据处理方法 | 第47-50页 |
3.5.1 滤波 | 第47页 |
3.5.2 统计电导 | 第47-48页 |
3.5.3 统计寿命 | 第48-49页 |
3.5.4 绘制I-V 曲线 | 第49-50页 |
3.6 实验结果 | 第50-59页 |
3.6.1 空白对照 | 第50-51页 |
3.6.2 阴性对照 | 第51-52页 |
3.6.3 阳性对照 | 第52-53页 |
3.6.4 1a 离子通道记录 | 第53-59页 |
3.6.5 1b 离子通道记录 | 第59页 |
3.7 结果分析 | 第59-61页 |
3.7.1 用Hille 公式估算1a 分子自组装纳米管的大小 | 第59-60页 |
3.7.2 离子通量的估算 | 第60-61页 |
3.7.3 讨论 | 第61页 |
3.4 本章小节 | 第61-63页 |
第四章 疏水性自组装纳米管的粒子转运特征 | 第63-87页 |
4.1 引言 | 第63页 |
4.2 实验方法 | 第63-67页 |
4.2.1 1a 分子在HCl 溶液中的单离子通道记录 | 第64页 |
4.2.2 质子通透性性研究 | 第64-65页 |
4.2.3 阳离子选择性研究 | 第65页 |
4.2.4 NaCl 和LiCl 的电导研究 | 第65-66页 |
4.2.5 溶血性研究 | 第66-67页 |
4.3 数据分析方法 | 第67-69页 |
4.3.1 滤波 | 第67页 |
4.3.2 统计电导 | 第67页 |
4.3.3 统计寿命 | 第67页 |
4.3.4 绘制I-V 曲线 | 第67页 |
4.3.5 计算离子选择性 | 第67-68页 |
4.3.6 溶血率计算方法 | 第68-69页 |
4.4 实验结果 | 第69-83页 |
4.4.1 空白对照 | 第69-70页 |
4.4.2 阴性对照 | 第70-71页 |
4.4.3 质子电导单离子通道记录 | 第71-75页 |
4.4.4 反向电压实验 | 第75-76页 |
4.4.5 质子选择性实验 | 第76-77页 |
4.4.6 1a 在不同溶液中的单离子通道记录 | 第77-83页 |
4.5 结果讨论 | 第83-86页 |
4.5.1 质子导通效率 | 第83页 |
4.5.2 质子的选择性 | 第83页 |
4.5.3 阳离子选择性 | 第83页 |
4.5.4 钠离子和锂离子的电导 | 第83-84页 |
4.5.5 溶血性分析 | 第84页 |
4.5.6 阳离子选择性机制 | 第84-85页 |
4.5.7 质子导通机制 | 第85-86页 |
4.6 本章小节 | 第86-87页 |
第五章 全文总结 | 第87-91页 |
5.1 主要结论 | 第87-89页 |
5.2 研究展望 | 第89-91页 |
参考文献 | 第91-95页 |
致谢 | 第95-97页 |
硕士期间已发表或录用的论文 | 第97-99页 |
论文购买
论文编号
ABS541065,这篇论文共99页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付
29.7。
不是会员,
注册会员!
会员更优惠
充值送钱!
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付
49.5。
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文