一种制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法，构建了金电极表面多巴胺自组装单分子膜，该方法采用一种间接的方式，通过电化学脱保护的方法构建了金电极表面自组装单分子膜，为构建金表面多巴胺自组装单分子膜提供了一种新的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法
本专利技术属于制备新型金表面自组装单分子膜的界面化学
，特别涉及一种新型的制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法，通过将金电极表面的具有甲基保护的多巴胺自组装单分子膜进行电化学脱保护实现的。
技术介绍
自组装单分子膜(SAM)是指在基底表面上通过自发反应组装成单层分子，其具有方便、灵活、简单、生物相容性好的特点。通过共价键将功能性分子结合到金属表面上是改变表面性质相当有吸引力的方法。构建由不同种类的功能分子形成的自组装单分子膜有很多方面的应用，例如化学动力学、生物/化学检测、细胞粘附、表面润湿性控制、分子/蛋白识别等多种领域都有广泛应用。多巴胺(DA)是一种重要的神经递质分子，其在人类的中枢神经系统中起到关键的作用，并能够调节部分脑电路。聚多巴胺(PDA)近年来已成为一种高度通用的生物涂层和粘附剂。聚多巴胺由Messersmith等人的首次报道，该工作描述了一种简单但有效的涂层方法，在弱碱性水溶液中的DA会发生自发氧化，生成的PDA聚合物会沉积在基底表面，在基底表面形成一层均匀的PDA薄膜。然而，与DASAM明确的结构相比，PDA的结构仍然存在争议。以邻苯二酚结构作为固定基团的二氧化钛表面的DASAM(氨基为端基的DASAM)被作为其他功能分子的连接中间体已经被广泛的研究。DA分子中的氨基可以与金表面形成共价键，这一点为在金表面构建以氨基为连接基团的DASAM(邻苯二酚为端基的DASAM)提供了可能性。金表面上的邻苯二酚为端基的DASAM可以提供具有明确结构、电化学活性和生物相容性的表面。然而，邻苯二酚为端基的DASAM至今为止还没有构建成功。金表面邻苯二酚为端基的DASAM构建的主要困难如下：(i)碱溶液中的DA可进行自发氧化，并在金表面形成PDA聚合物；(ii)DA的氨基在酸性溶液中发生质子化，不能与金表面形成共价键。因此，应使用间接的方法而不是将直接将DA分子固定在金表面上，从而获得金表面上邻苯二酚为端基的DASAM的构建。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：为填补研究上的空白，本专利技术中提到的DASAM均为邻苯二酚为端基的DASAM。本专利技术成功地构建了金电极表面邻苯二酚为端基的DASAM，用一种新方法构建了金电极表面多巴胺自组装单分子膜，该方法采用一种间接的方式，通过电化学脱保护的方法构建了金电极表面自组装单分子膜，为构建金表面多巴胺自组装单分子膜提供了一种新的方法。本专利技术的技术方案是：一种制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法，包括以下步骤：步骤一：制备金电极：在玻璃片同一面上先蒸镀一层大于3nm厚的铬，再在铬层上蒸镀一层大于50nm厚的金；之后整体依次在二次水、无水乙醇和二氯甲烷中润洗3次，除去金片表面的灰尘和有机物；步骤二：金电极表面构建p-DASAM，包括以下子步骤：子步骤一：配制p-DA分子的二氯甲烷溶液，配制溶液的方法即为向二氯甲烷溶液中加入适量的p-DA分子，其中p-DA分子的浓度为大于或等于10-4mol/L，通氩气、氮气惰性气体10s以上除去溶液中的氧气。子步骤二：将步骤一中处理好的金电极浸泡在除氧后的二氯甲烷溶液中，密闭静置12h以上，溶液中的p-DA分子通过氨基与金电极表面形成共价键，从而在表面形成p-DA-SAM；子步骤三：静置12h以上后，取出金电极，用二氯甲烷冲洗金电极表面物理吸附的分子，并用氩气吹干，得到组装好的金电极表面的p-DA-SAM；步骤三：对步骤二得到的p-DASAM进行电化学脱保护，得到氧化态的DA-SAM，包括以下子步骤：子步骤一：配置H2SO4水溶液，其中H2SO4的浓度为0.5mol/L；子步骤二：将表面有组装好的p-DASAM的金电极作为工作电极，铂丝作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，在浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中进行循环伏安扫描，直到电流不再增大时，金电极表面的p-DA-SAM已全部经过电化学脱保护，生成氧化态的DA-SAM；步骤四：在0.5mol/L的H2SO4溶液中，对氧化态的DA-SAM进行电化学还原，施加[-0.2，0.4]V之间的电压10s以上，即可得到还原态的DA-SAM。本专利技术的进一步技术方案是：所述润洗为用相应的溶剂冲洗，时间约为10s。本专利技术的进一步技术方案是：所述循环伏安扫描的低电压范围为[-0.2，0.4]V，高电压为1.05V。专利技术效果本专利技术的技术效果在于：本专利技术提供的构建金表面DASAM的方法，巧妙的采用了间接的方法，首先选取了具有甲基保护的多巴胺分子p-DA，在金表面构建p-DASAM，再通过电化学脱保护的方法脱去分子上的两个甲基保护基，得到DASAM。避免了直接采用多巴胺分子进行自组装，从而避免了多巴胺分子在碱性条件下发生自发氧化反应而发生聚合在金电极表面生成一层PDA，而酸性条件下因氨基的质子化而无法与金表面形成共价键，均导致无法得到金电极表面的DASAM。附图说明图1为本专利的
技术实现思路
。p-DA分子是将多巴胺的两个酚羟基用两个甲基保护起来，避免了在溶液中发生自聚合。首先将p-DA分子组装到金电极表面，得到p-DASAM，再用电化学脱保护的方法脱去两个甲基保护基，得到氧化态的DASAM。而DA分子具有可逆的氧化还原活性，氧化态的DASAM可通过电化学还原得到还原态的DASAM，即多巴胺自组装单分子膜。图2为谷氨酸在金电极表面的自组装单分子膜的结构，及测得的XPS数据。构建谷氨酸在金电极表面的自组装单分子膜，是为了证明氨基确实能与金表面形成共价键，从而得到自组装单分子膜。图3中(a)为p-DASAM电化学脱保护的过程；(b)为DASAM在不同pH的PBS缓冲液中的E0(氧化和还原的中电位)对应不同pH的图，可看出E0与pH成线性关系；(c)为DASAM在PBS(pH＝7.4)中不同扫速(0.1—0.9V/s)下的循环伏安(CV)图；(d)为不同扫速下的峰电流与扫速的对应关系图，可看出不同扫速下的峰电流与扫速成线性关系，说明DASAM是表面控制的。图4中为p-DASAM(a)和DASAM(b)的XPS数据。具体实施方式本专利技术提供了一种新的在金电极表面构建多巴胺自组装单分子膜的方法，其制备过程和工作原理如下：首先将金电极表面处理干净，然后将金电极浸入到p-DA的二氯甲烷溶液中，氨基可与金表面形成共价键，在氩气或氮气等惰性气体保护气氛下，进行浸泡。需要说明的是，浸泡12h以上即可，最好浸泡24h以上，时间大于24h，分子组装密度会较高。本实施例中，选取浸泡时间为48h；浸泡后，将金电极取出，用二氯甲烷冲洗干净，并用氩气或氮气等惰性气体吹干，得到p-DASAM。所述的p-DA的结构见图1)。p-DA分子是将多巴胺的两个酚羟基用两个甲基保护起来，避免在溶液中发生自聚合，得到的p-DASAM可通过电化学脱保护的方法脱去两个甲基保护基，得到氧化态的DASAM，DA分子具有电化学可逆性，因此氧化态的DASAM可通过电化学还原得到DASAM，且得到的DASAM具有可逆的氧化还原性。图1为本专利的
技术实现思路
。p-DA分子是将多巴胺的两个酚羟基用两个甲基保护起来，避免了在溶液中发生自聚合。首先将p-DA分子组装到金电极表面，得到p-DASAM，再用电化学脱保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备金电极：在玻璃片同一面上先蒸镀一层大于3nm厚的铬，再在铬层上蒸镀一层大于50nm厚的金；之后整体依次在二次水、无水乙醇和二氯甲烷中润洗3次，除去金片表面的灰尘和有机物；步骤二：金电极表面构建p‑DA SAM，包括以下子步骤：子步骤一：配制p‑DA分子的二氯甲烷溶液，其中p‑DA分子的浓度为大于或等于10

【技术特征摘要】
1.一种制备金电极表面多巴胺自组装单分子膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备金电极：在玻璃片同一面上先蒸镀一层大于3nm厚的铬，再在铬层上蒸镀一层大于50nm厚的金；之后整体依次在二次水、无水乙醇和二氯甲烷中润洗3次，除去金片表面的灰尘和有机物；步骤二：金电极表面构建p-DASAM，包括以下子步骤：子步骤一：配制p-DA分子的二氯甲烷溶液，其中p-DA分子的浓度为大于或等于10-4mol/L，通氩气、氮气惰性气体10s以上除去溶液中的氧气；子步骤二：将步骤一中处理好的金电极浸泡在除氧后的二氯甲烷溶液中，密闭静置12h以上，溶液中的p-DA分子通过氨基与金电极表面形成共价键，从而在表面形成p-DA-SAM；子步骤三：静置12h以上后，取出金电极，用二氯甲烷冲洗金电极表面物理吸附的分子，并用氩气吹干，得到组装好的金电极表面的p-DA-SAM；步骤三：对步骤二得到的p-DASAM进行电化学脱保护，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君，谢彦博，安鹏荣，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61