一种类囊体脂固体支撑膜及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种类囊体脂固体支撑膜及其构建方法。所述构建方法包括：提供基底，并以亲水聚合物分子对基底表面进行修饰，形成亲水聚合物分子修饰的基底；提供类囊体脂囊泡，并将PSII整合于所述类囊体脂囊泡中，形成整合有PSII的类囊体脂囊泡；在类囊体脂囊泡中胆固醇含量为3～8％mol、溶液中Ca

A Solid Supporting Membrane of Thylakoid Lipid and Its Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种类囊体脂固体支撑膜及其构建方法
本专利技术涉及一种类囊体脂固体支撑膜的构建方法，具体涉及一种类囊体脂固体支撑膜及其构建方法，属于仿生膜制备

技术介绍
PSII(光系统II)是一种光合作用相关的酶，主要存在于植物叶片细胞中的类囊体膜上，为一种跨膜蛋白。PSII具有在光照条件下，裂解水分子，产生氧气、质子，并将释放电子传递到质体醌的特性。基于PSII的这种独特性质，其在清洁能源领域的研究中具有重要的潜在意义。例如，将PSII跟无机催化剂联合用于产生氢气；基于PSII的光电化学电池用于产生光电流。在已有的这些报道中，研究者一般通过物理吸附或包埋的方法或者是通过化学方法固定以提高PSII的稳定性。但是通过这些方法构建的环境与PSII所处的体内跨膜微环境相差甚远，不能够很好的模拟其微环境。因此，在清洁能源的研究中，如何在体外构建类囊体膜仿生结构以提高PSII的体外活性，已然成为研究人员长期以来一直努力的方向。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种类囊体脂固体支撑膜及其构建方法，从而克服了现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种类囊体脂固体支撑膜(TLSM)的构建方法，其包括：提供基底，并以亲水聚合物分子对所述基底表面进行修饰，形成亲水聚合物分子修饰的亲水性基底；提供类囊体脂囊泡，并将PSII(即光系统II)整合于所述类囊体脂囊泡中，形成整合有PSII的类囊体脂囊泡；在类囊体脂囊泡中胆固醇含量为3～8％mol、溶液中Ca2+浓度为15～25mM时，将所述整合有PSII的类囊体脂囊泡于所述亲水聚合物分子修饰的基底表面孵育，获得整合有PSII的类囊体脂固体支撑膜。本专利技术实施例还提供了由前述方法制得的类囊体脂固体支撑膜。优选的，所述类囊体脂固体支撑膜包括单个脂双分子层结构，且PSII均匀分散于所述类囊体脂固体支撑膜中，其中，所述类囊体脂固体支撑膜的厚度为4～6nm，PSII的高度为14～16nm。较之现有技术，本专利技术通过将整合有PSII的类囊体脂囊泡在修饰有亲水聚合物分子如壳聚糖的基底表面孵育的方法来构建类囊体脂固体支撑膜，可以很好的模拟PSII所处的体内跨膜微环境，有效提高PSII的体外活性。附图说明图1a-图1b是本专利技术一典型实施例中AFM检测当脂囊泡溶液中Ca2+浓度为20mM，脂囊泡所含胆固醇浓度为5％mol时SLB-PSII的结果示意图，其中AFM图在轻敲模式下获得，扫描面积为5μm×5μm。图1c为图1a中画线处的高度图。图2a-图2b是本专利技术一典型实施例中PSII在6mW、670nm激光二极管照射下的光电流响应结果示意图。具体实施方式如前所述，鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其中的一个典型实施方案是通过将整合有PSII的脂囊泡在修饰有亲水聚合物分子如壳聚糖的基底表面孵育的方法构建了一种类囊体脂固体支撑膜。如下将对本专利技术的技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本专利技术范围内，本专利技术的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。本专利技术说明书中述及的技术名词的含义若非特别说明，则均是本领域技术人员已经知悉的。本专利技术实施例的一个方面提供了一种类囊体脂固体支撑膜(TLSM)的构建方法，其包括：提供基底，并以亲水聚合物分子对所述基底表面进行修饰，形成亲水聚合物分子修饰的基底；提供类囊体脂囊泡，并将PSII整合于所述类囊体脂囊泡中，形成整合有PSII的类囊体脂囊泡；在类囊体脂囊泡中胆固醇含量为3～8％mol、溶液中Ca2+浓度为15～25mM时，将所述整合有PSII的类囊体脂囊泡于所述亲水聚合物分子修饰的基底表面孵育，获得整合有PSII的类囊体脂固体支撑膜。在本专利技术中，当胆固醇含量为3～8％mol、溶液中Ca2+浓度为15～25mM时形成大面积的整合有PSII的TLSM，可以实现明显提高PSII的体外活性。在一些较为具体的实施方案中，所述类囊体脂囊泡的构建方法包括：将单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)、硫代异鼠李糖甘油二脂(SQDG)和磷脂酰甘油脂(PG)于溶剂中混合均匀，并加入3～8％mol的胆固醇混合均匀。按照接近其在天然类囊体脂膜中的比例，构建类囊体脂囊泡。其中，所述的溶剂可以选用三氯甲烷，但不限于此。其中，在天然类囊体脂膜内，MGDG、DGDG不带电荷且MGDG约占脂分子总摩尔量的50％，DGDG约占31％；而SQDG和PG带有负电荷，各约占脂分子总量的8.3％和10.7％。进一步的，所述单半乳糖甘油二酯、双半乳糖甘油二酯、硫代异鼠李糖甘油二脂和磷脂酰甘油脂的摩尔比为48～52：29～33：7.3～9.3：9.7～11.7。亦即，各种类囊体脂分子所占比例为：MGDG48～52％、DGDG29～33％、SQDG7.3～9.3％、PG9.7～11.7％。在一些较为具体的实施方案中，所述构建方法包括：将PSII与类囊体脂囊泡按照质量比为3：1～5：1混合均匀，并冷冻、解冻，之后于0～4℃超声5～8分钟，形成所述整合有PSII的类囊体脂囊泡。在一些较为具体的实施方案中，所述构建方法包括：将所述整合有PSII的类囊体脂囊泡于所述亲水聚合物分子修饰的基底表面于0～4℃避光孵育1～2小时，获得整合有PSII的类囊体脂固体支撑膜。进一步的，所述亲水聚合物分子选自亲水性壳聚糖，其浓度为8～15mg/ml。优选的，所述构建方法还包括：在将所述整合有PSII的类囊体脂囊泡于所述亲水聚合物分子修饰的基底表面孵育之前，加入含有Ca2+的溶液，使Ca2+的终浓度为15～25mM。在一些较为具体的实施方案中，所述构建方法包括：以食人鱼溶液对基底进行清洗处理，之后将浓度为8～15mg/ml的壳聚糖水溶液施加于清洗后的基底表面，并于室温孵育10～40min，形成壳聚糖修饰的基底。进一步的，所述基底包括固相基底，优选为电极，尤其优选为镀金的硅片，但不限于此。本专利技术实施例的另一个方面提供了由前述方法制得的类囊体脂固体支撑膜。优选的，所述类囊体脂固体支撑膜包括单个脂双分子层结构，且PSII均匀分散于所述类囊体脂固体支撑膜中，其中，所述类囊体脂固体支撑膜的厚度为4～6nm，PSII的高度为14～16nm。藉由本专利技术提供的构建类囊体脂固体支撑膜的方法，可以实现明显提高PSII的体外活性。以下通过实施例并结合附图进一步详细说明本专利技术的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本专利技术，而不限制本专利技术的范围。实施例1一、壳聚糖对基底表面的修饰选择镀金的硅片作为基底，以食人鱼溶液(piranha溶液，H2SO4：H2O2＝3：1(v/v))对该基底进行清洗处理，之后，将浓度为8mg/ml的壳聚糖水溶液滴加于清洗好的基底表面，室温孵育40min，形成壳聚糖修饰的金表面基底。二、整合有PSII的类囊体脂囊泡的制备(1)将溶于氯仿中的单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)、硫代异鼠李糖甘油二脂(SQDG)和磷脂酰甘油脂(PG)按照接近其在类囊体中的比例混合于棕色小瓶中(MGDG50％、DGDG31％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类囊体脂固体支撑膜的构建方法，其特征在于包括：提供基底，并以亲水聚合物分子对所述基底表面进行修饰，形成亲水聚合物分子修饰的基底；提供类囊体脂囊泡，并将PSII整合于所述类囊体脂囊泡中，形成整合有PSII的类囊体脂囊泡；在类囊体脂囊泡中胆固醇含量为3～8％mol、溶液中Ca

【技术特征摘要】
1.一种类囊体脂固体支撑膜的构建方法，其特征在于包括：提供基底，并以亲水聚合物分子对所述基底表面进行修饰，形成亲水聚合物分子修饰的基底；提供类囊体脂囊泡，并将PSII整合于所述类囊体脂囊泡中，形成整合有PSII的类囊体脂囊泡；在类囊体脂囊泡中胆固醇含量为3～8％mol、溶液中Ca2+浓度为15～25mM时，将所述整合有PSII的类囊体脂囊泡于所述亲水聚合物分子修饰的基底表面孵育，获得整合有PSII的类囊体脂固体支撑膜。2.根据权利要求1所述的类囊体脂固体支撑膜的构建方法，其特征在于，所述类囊体脂囊泡的构建方法包括：将摩尔比为48～52：29～33：7.3～9.3：9.7～11.7的单半乳糖甘油二酯、双半乳糖甘油二酯、硫代异鼠李糖甘油二脂和磷脂酰甘油脂于溶剂中混合，并加入3～8％mol的胆固醇混合均匀。3.根据权利要求2所述的类囊体脂固体支撑膜的构建方法，其特征在于：所述的溶剂包括三氯甲烷。4.根据权利要求1所述的类囊体脂固体支撑膜的构建方法，其特征在于包括：将PSII与类囊体脂囊泡按照质量比为3：1～5：1的比例混合均匀，并冷冻、解冻，之后于0～4℃超声5～8分钟，形成所述整合有PSII的类囊体脂囊泡。5.根据权利要求1所述的类囊体脂固体支撑膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雷，郝王平，陈艳艳，戴建武，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32