[发明专利]一种仿生纳米孔道的修饰方法以及仿生纳米孔道及其应用

说明书

本发明提供了一种仿生纳米孔道的修饰方法，包括以下步骤：将具有仿生纳米孔道的基底置于效用型聚电解质溶液和配对聚电解质溶液之间；在电场诱导下，效用型聚电解质和配对聚电解质在仿生纳米孔道内通过电交联作用实现自组装；其中，效用型聚电解质和配对聚电解质具有相反的电荷。该修饰方法大大拓宽了效用型聚电解质的选择范围，可修饰与孔道内所带电荷相同的效用型聚电解质。且具有修饰耗时短、响应效果良好、修饰过程可逆、仿生纳米孔道可重复利用的优点。本发明还提供了由上述修饰方法制得的一种仿生纳米孔及其在制备纳流器件中的应用。

技术领域

本发明涉及仿生纳米孔道，特别地涉及一种仿生纳米孔道的修饰方法以及制备的仿生纳米孔道及其应用。

背景技术

自然界的生物体中存在着各种各样的纳米孔道，为生命活动的正常进行发挥着各自独特的作用。如蛋白质通道，是一类具有优良性能的非对称物质传输孔道，复杂的肽链结构，使其拥有优良的选择性和响应性。科学家在对自然界中生物体的结构和功能进行了深层次的研究和了解后，试图利用纳米技术、分子生物学、界面化学和统计物理等综合技术对生命体的结构以及智能化进行仿生学的研究，以实现模仿生命体中的纳米孔道的目的。人工纳米孔道作为一种稳定的孔道，因其形状和表面化学组成的可控性，为设计和开发仿生纳米孔道提供了良好的研究平台，因此如何将纳米孔道修饰为具有仿生功能的仿生纳米孔道就成为研究的重点之一。

当前，仿生纳米孔道的修饰方法主要有表面羧基活化法和聚电解质吸附法。表面羧基活化法主要是采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHSS)将纳米孔道内壁上的羧基活化，带有氨基的响应分子通过特异性响应单元与羧基发生反应形成共价键修饰至纳米孔道内壁，进而实现仿生响应功能。表面羧基活化法，在修饰过程中由于利用了仿生纳米孔道内壁上的带电基团从而导致孔道内在非响应状态下的电流明显下降，使得纳米孔道通量下降；且表面羧基活化法是一种不可逆的修饰过程，仿生纳米孔难以重复利用；此外，表面羧基活化法的修饰时间过长，制备效率低。而聚电解质吸附法主要是利用主链带有正电的聚电解质与带负电的孔道内表面之间的静电作用实现修饰，一般采用的是将仿生纳米孔道直接浸泡入聚电解质溶液的方式。对于聚电解质吸附法，其聚电解质所带有的电荷必须和孔道内表面的电荷相反，因为目前仿生纳米孔道所带电荷一般都为负电，因此依靠显负电性产生孔道内电化学环境变化的响应单元就无法通过聚电解质修饰法修饰至纳米孔道内，这就大大限制了聚电解质的选择范围，致使许多成熟的响应模型和响应分子都无法通过聚电解质吸附法修饰至孔道内壁。因此，需要提供一种仿生孔道的修饰方法，来弥补表面羧基活化法和聚电解质修饰法的不足。

发明内容

本发明第一个目的在于提供一种仿生纳米孔道的修饰方法，该修饰方法是通过电场诱导具有相反电荷的效用型聚电解质和配对聚电解质在孔道内部产生电交联作用实现自组装，并完成对仿生纳米孔道的修饰。这一修饰方法大大拓宽了聚电解质的选择范围，所有聚电解质都可以通过与另一种带相反电荷的聚电解质之间的自组装而修饰至孔道内壁，包括与孔道内壁带相同电荷的聚电解质；且修饰后，孔道内壁的电流不会大幅度降低，可以实现良好的响应效果。

本发明的第二个目的在于提供一种通过上述修饰方法制备得到的仿生纳米孔道。

本发明的第三个目的在于提供经上述修饰方法制备得到的仿生纳米孔道在制备纳流器件方面的应用。

为实现本发明的第一个发明目的，本发明提供的仿生纳米孔道的修饰方法，包括以下步骤：

将具有仿生纳米孔道的基底置于效用型聚电解质溶液和配对聚电解质溶液之间；其中，所述仿生纳米孔道的内表面带有电荷；效用型聚电解质和配对聚电解质具有相反的电荷；

在电场诱导下，所述效用型聚电解质和所述配对聚电解质在仿生纳米孔道内通过电交联作用实现自组装，并完成对仿生纳米孔道的修饰。

优选地，所述仿生纳米孔道为两端孔径大小不一致的非对称仿生纳米孔道。