[发明专利]疏水物质膜的一种制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种膜制备技术领域，也涉及电极材料的制备技术领域。

背景技术

自然界很多有机分子为疏水性而难溶于水，如辅酶Q₁₀、β-胡萝卜素、玉米黄质、虾青素等的LogP值大于2，一般需要使用有机溶剂溶解后才能用于涂布，待溶剂挥发后，有机分子沉积在物体表面制得相应的膜。但通过溶液涂布法，有机分子易在表面发生结晶及严重的相分离，从而使表面分布极不均匀，如疏水电活性物质涂布于电极表面，其有效浓度和有效利用率极低，较难达到应用的要求。

辅酶Q₁₀（coenzyme Q₁₀），简称CoQ₁₀，又名泛醌，是一种难溶于水的类维生素物质，以较低的含量广泛存在于各类生物体组织中的脂溶性醌类化合物，是线粒体呼吸链的关键反应物，具有电化学氧化还原性质，对其的研究具有重大的意义。然而，其高浓度修饰电极较难制备，目前对辅酶电化学性质的研究被限制在有机溶液或仿生膜中。有机体系的导电性差，传统仿生膜需将辅酶Q₁₀通过化学交联固定在仿生膜中，构建方法十分复杂，给辅酶Q₁₀的电化学研究带来相当的困难，因此急需获得一种简单的手段能对辅酶Q₁₀进行研究。此外，辅酶Q₁₀膜修饰电极还可用于NADH、谷胱甘肽等生物分子的快速有效检测。

发明内容

本发明目的在于提出一种附着性强、膜厚可控、具有较高膜活性的疏水物质膜的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）将由pH响应性聚电解质类表面活性剂包裹的疏水物质的纳米颗粒分散于水中，形成稳定的纳米悬浊液；

2）将电极置于纳米悬浊液中，向纳米悬浊液通入直流电后，使纳米颗粒电沉积到电极表面，取出电极用水冲洗、晾干后，制得电沉积在电极表面的疏水物质膜。

通过本发明方法电沉积的疏水物质膜与传统方法相比，疏水物质在电极表面的电化学有效浓度和有效利用率更高，成膜更均匀，相应电极的响应性高、稳定性高、可多次使用，膜致密不易脱落，膜厚可控等优点。该疏水物质膜可用于如疏水电活性物质电子传递过程的研究，以及相对应底物分子的检测。

所述疏水物质具有LogP值大于2的特点，较难溶于水，如辅酶Q₁₀、β-胡萝卜素、玉米黄质、虾青素等。其中辅酶Q₁₀是一种疏水电活性物质，可与电极直接进行电子传递，可通过循环伏安特性曲线来研究辅酶Q₁₀的电化学反应过程，并可用于NADH、谷胱甘肽等生物分子浓度的检测。

所述pH响应性聚电解质类表面活性剂为壳聚糖。壳聚糖的等电区间为pH ≥ 5，随着pH的改变，壳聚糖所带电荷量以及疏水性会发生变化。当pH < 5时，壳聚糖分子带电荷，因此为水溶性，其包裹的纳米颗粒可以较稳定地均匀分散于水中；当pH ≥ 5时，壳聚糖分子不带电荷，因此不溶于水，其包裹的颗粒发生相互团聚。

所述悬浊液通直流电时，其中的带电纳米颗粒在电场作用下向电极表面迁移。同时再电压作用下，电极表面的水被部分离解，使贴近电极表面的pH发生变化，从原来pH < 5变至pH > 5。由于pH的改变，颗粒表面壳聚糖的电荷被中和，壳聚糖由水溶性转变为水不溶，纳米颗粒由于转变为疏水性而沉积在电极表面。

所述直流电的电压值应小于水的分解电压1.2 V。可选择0.8 ~ 1.2 V，a）以防止水电离产生的H⁺和OH^-转化为H₂和O₂，从而降低电极附近pH的变化能力；b）以防止气泡的产生，降低成膜的致密性；c）确保电沉积成膜的较快速度。