[發明專利]一種用于自驅動的聚氨基酸微納米馬達的制備方法

在審

• 申請號: 201711210007.6
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108051493A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 王曉蕾;周民鳳;侯婷;于珊珊
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G01N27/417
• 分類號: G01N27/417;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 劉亞寧

本發明屬于納米技術領域，具體公開了一種用于自驅動的聚氨基酸微納米馬達的制備方法。該方法包括三電極電解池的組裝、聚氨基酸微納米管的制備、聚氨基酸/金屬微納米管的制備、聚氨基酸微納米管狀馬達的釋放；該微納米馬達具有制備方法簡單，材料生物相容性好，生物降解性高等特點，利用本發明的聚氨基酸微納米馬達可以在相應的燃料溶液中實現自驅動，拓展微納米馬達在生物醫學、化學、環境等領域的應用空間。

技術領域

本發明屬于納米技術領域，具體涉及到一種用于自驅動的聚氨基酸微納米馬達的制備方法。

背景技術

近年來，隨著納米技術的快速發展，具有自驅動能力的人造微納米馬達成為納米科學界研究的熱點。一般來說，微納米馬達，是一種能夠將化學能、光能、電能等轉化為運動動能或者驅動力的微納米裝置，其特征尺寸一般為幾納米到幾微米，并且具有重量輕、體積小、輸出推力大(特征尺寸在幾十納米的納米馬達能夠輸出大約幾微牛頓的推力)，功耗低等突出優點。目前，按驅動機制來分微型人造馬達主要有：自電泳，氣泡推動，自擴散和外部刺激(例如光，磁，超聲波)四種。

現階段，構建微納米馬達的關鍵是基體材料的設計與制備，其中，聚苯胺(PANI)，聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)和還原氧化石墨烯是現有構建不同種類微納米馬達最常用的基體材料，它們均具有良好的導電性可以有利于內部催化型金屬和金屬氧化物的電聚合。但是，前兩種屬于高分子聚合物，毒性大，且生物降解性差，而還原氧化石墨烯在環境中和生物體內的毒性和生物降解性仍然是不確定的，且三者均存在表面官能團少的缺點。聚氨基酸(PAA)是一種具有良好生物降解性，生物相容性和側鏈官能團(如羥基，羧基，巰基和氨基等)的物理和化學特性的高分子化合物，具有生物可降解性、無毒、不破壞生態環境，實驗表明在環境中聚氨基酸28天的降解率可達76％，最終降解為沒有任何毒性的水和二氧化碳，因此它具有良好的生物相容性，可替代許多對環境造成污染的化學品，被人們譽為“綠色”產品。但傳統的聚氨基酸合成法步驟復雜，易產生有毒的副產物，且由于自身的機械性能差，限制了其發展。綜上可見，探索并發明一種無毒，生物相容性好，生物降解性強的聚氨基酸微納米馬達制備方法，對于拓展人造微納米馬達的應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術之不足，提供一種用于自驅動的聚氨基酸微納米馬達的制備方法，拓展人造微納米馬達的應用空間。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：

一種用于自驅動的聚氨基酸微納米馬達的制備方法，按如下步驟進行：

S1三電極電解池的組裝：取聚碳酸酯多孔膜，將其一面噴鍍厚度為50～100nm的穩定金屬，然后與鋁箔連接作為工作電極組裝在電解池的下方，以銀-氯化銀電極為參比電極，鉑絲電極為對電極，構成三電極電解池；

S2聚氨基酸微納米管的制備：以磷酸鹽緩沖液為溶劑，配制氨基酸溶液，將該氨基酸溶液作為三電極電解池的電解質溶液，使用電化學聚合法在聚碳酸酯多孔膜中制得聚氨基酸微納米管；

S3聚氨基酸/金屬微納米管的制備：向三電極電解池中加入金屬離子溶液，采用電化學沉積法將該金屬或金屬氧化物填充到聚氨基酸微納米管內，制得聚氨基酸/金屬微納米管；

S4聚氨基酸微納米管狀馬達的釋放：去除步驟S3得到的聚氨基酸/金屬微納米管中的聚碳酸酯膜，即得。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

步驟S1中所述的多孔膜孔徑為0.05～5μm。

步驟S1中所述的穩定金屬為金或鉑的一種。

步驟S2中所述的磷酸鹽緩沖液的pH為5.0～7.0。

步驟S2中所述的氨基酸溶液的濃度為0.1～3mmol/L。