[發明專利]一種制備取向多肽單分子膜的方法及其產品

有效

• 申請號: 201310460736.2
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103526202A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 李舟;王心心
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00;H02N2/18;B82Y40/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

技術領域

本發明涉及一種制備取向多肽單分子膜的方法，具體涉及利用納米發電機制備取向α-螺旋多肽單分子膜的方法及通過其獲得的取向α-螺旋多肽單分子膜。

背景技術

矢量信號傳遞，如單向電子轉移，是許多生物系統的基本特征。生物體中的物質生成、轉化與矢量傳遞的電子有著密切的聯系。人工模仿這樣的能量轉換系統，不僅有助于人類更加深入理解生物體內電子傳遞的本質，更重要的是，矢量性電子轉移在材料科學、電子工學等領域有著重要意義，對解決能源、環境問題產生深遠影響。

近年，作為可矢量傳遞電子的新型納米器件，α-螺旋多肽分子集合體受到廣泛關注。在上述系統中，單方向的電子轉移主要是依靠分子集合體中α-螺旋多肽沿分子軸具備的偶極距而實現的。因此制備取向生長的α-螺旋分子集合體是上述技術的關鍵。

在實際應用中，需要把取向α-螺旋多肽分子集合體固定在固體基板表面，增強它的穩定性，提高單位效率。

目前，在固體基板表面制備α-螺旋多肽單分子膜的方法有以下三種。

其一，Langmuir-Blodgett(L-B)法(T.Doi，et?al.，2001)。上述方法通過多肽分子與基板間疏水作用將分子固定在基板表面。L-B法所制得的單分子膜在膜的均勻度、功能性上具有優勢，但因多肽分子與基板間為物理作用，膜整體欠缺機械強度，所以作為器件在實際應用方面受到限制。

其二，氨基酸-N-羧基-環內酸酐的開環聚合法(J.K.Whitesell?et?al.，1993)。上述方法是在多肽末端導入氨基酸-N-羧基-環內酸酐，利用化學鍵使多肽固定在基板表面。上述方法制得的單分子膜雖然性能穩定，但由于末端必為氨基酸-N-羧基-環內酸酐，多肽分子的氨基酸序列設計受到限制。

其三，自組裝法(M.Niwa，et?al.，1999)。上述方法也是一種通過化學鍵在基板上成膜的方法。自組裝技術具有簡單易行，無需特殊裝置等優點，且可以在分子級別控制膜結構。但是，近年，據N.Higashi等報道，由于α-螺旋多肽的偶極-偶極相互作用，相對于順向平行結構，α-螺旋多肽更易形成逆向平行。逆向平行結構致使通過多肽膜的電子移動是雙向的，影響電子移動效率。

可見，現存的方法在多肽單分子膜的氨基酸序列設計、分子取向選擇上存在問題，亟待解決。

2006年，中國科學院王中林院士基于壓電材料的納米線、納米薄膜、納米纖維等結構，制備了納米發電機(Z.L.Wang,et?al.，2006)。上述發電機可以利用材料自身的壓電效應實現將各種形式的機械能轉化為可利用的電能。隨著研究的不斷深入，單個發電機器件的電能輸出功率不斷提高，已成功地驅動了常規電子器件。

利用納米發電機自身產生電勢制備取向α-螺旋多肽單分子膜的方法未見報道。

發明內容

本發明的目的在于解決傳統自組裝法制備α-螺旋多肽單分子膜時出現的反向平行結構，提供一種利用機械形變產生的壓電電勢制備取向α-螺旋單分子膜的新方法，以及通過該方法獲得的取向α-螺旋多肽單分子膜。

為達到上述目的，一方面，本發明提供了一種制備取向α-螺旋多肽單分子膜的方法，所述方法包括將納米發電機的第一電極或第二電極浸沒在α-螺旋多肽溶液中，其中使所述納米發電機的第一電極和第二電極之間產生電勢以使所述α-螺旋多肽末端由于與所述納米發電機的電極之間的靜電作用而固定在所述浸沒電極的表面上，從而獲得所述取向α-螺旋多肽單分子膜。

在一個優選的實施方案中，所述納米發電機是壓電納米發電機、摩擦電納米發電機或壓電與摩擦電混合的納米發電機。

在一個進一步優選的實施方案中，所述壓電納米發電機從下至上包括高分子聚合物襯底、第一電極、壓電材料層和第二電極，其中于所述高分子聚合物襯底的聚合物分子量為2萬～5萬。

在一個進一步優選的實施方案中，所述高分子聚合物襯底為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺膜。

在一個進一步優選的實施方案中，所述壓電材料層為氧化鋅納米線陣列或取向氧化鋅薄膜。

在一個進一步優選的實施方案中，所述第一電極和第二電極的材料相同或不同，并且選自金、銀、銅或鎳。

在一個優選的實施方案中，所述α-螺旋多肽的分子序列中的氨基酸數為8～24個。

在一個優選的實施方案中，在所述α-螺旋多肽的氨基酸N-末端或C-末端導入分子末端含有羧基或氨基的有機硫化物。