Name: self-assembly of hybrid lipid membranes doped with hydrophobic organic molecules at the water/air interface
Uploaded: 2020-05-01T14:00:00
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Diese Arbeit wurde durch das CREST-Programm der Japan Science and Technology Agency (JPMJCR14F3) und Grant in-Aids von der Japan Society for the Promotion of Science (19H00846 und 18K14120) unterstützt. Diese Arbeiten wurden teilweise am Labor für Nanoelektronik und Spintronik, Forschungsinstitut für elektrische Kommunikation, Tohoku Universität durchgeführt.

1. Vorbereitung einer Hybridlösung
<ol><li>Waschen Sie vier 4 ml Einwegglasfläschchen und Schraubverschlüsse (mit PTFE-beschichteten Dichtungen) in einem Ultraschallbad für 10 min in destilliertem Wasser (gereinigt mit einem Filtersystem), gefolgt von Ethanol bzw. Chloroform. Trocknen Sie die Glasfläschchen und Kappen in einem Strom von Stickstoffgas.</li>
	<li>In einer anaeroben Handschuhbox eine CuPc-Stammlösung (10 mg/ml) in einer gewaschenen Glasdurchstechflasche vorbereiten, indem Sie pulverisierte CuPc in C...

<ol>
	<li>Israelachvili, J. N., Mitchell, D. J., Ninham, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+self-assembly+of+lipid+bilayers+and+vesicles.">Theory of self-assembly of lipid bilayers and vesicles.</a> Biochimica Et Biophysica Acta-Biomembranes. 470 (2), 185-201 (1977).</li><li>Venable, R. M., Zhang, Y., Hardy, B. J., Pastor, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+dynamics+simulations+of+a+lipid+bilayer+and+of+hexadecane:+an+investigation+of+membrane+fluidity.">Molecular dynamics simulations of a lipid bilayer and of hexadecane: an investigation of membrane fluidity.</a> Science. 262 (5131), 223-226 (1993).</li><li>Ide, T., Ichikawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+artificial+lipid-bilayer+formation.">A novel method for artificial lipid-bilayer formation.</a> Biosensors and Bioelectronics. 21 (4), 672-677 (2005).</li><li>Funakoshi, K., Suzuki, H., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+bilayer+formation+by+contacting+monolayers+in+a+microfluidic+device+for+membrane+protein+analysis.">Lipid bilayer formation by contacting monolayers in a microfluidic device for membrane protein analysis.</a> Analytical Chemistry. 78 (24), 8169-8174 (2006).</li><li>Kongsuphol, P., Fang, K. B., Ding, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+bilayer+technologies+in+ion+channel+recordings+and+their+potential+in+drug+screening+assay.">Lipid bilayer technologies in ion channel recordings and their potential in drug screening assay.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 185, 530-542 (2013).</li><li>Demarche, S., Sugihara, K., Zambelli, T., Tiefenauer, L., Voros, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+for+recording+reconstituted+ion+channels.">Techniques for recording reconstituted ion channels.</a> Analyst. 136 (6), 1077-1089 (2011).</li><li>Sakaguchi, N., Kimura, Y., Hirano-Iwata, A., Ogino, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Au-nanoparticle-embedded+lipid+bilayer+membranes+supported+on+solid+substrates.">Fabrication of Au-nanoparticle-embedded lipid bilayer membranes supported on solid substrates.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 121 (17), 4474-4481 (2017).</li><li>Schulz, M., Olubummo, A., Binder, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+the+lipid+bilayer:+interaction+of+polymers+and+nanoparticles+with+membranes.">Beyond the lipid bilayer: interaction of polymers and nanoparticles with membranes.</a> Soft Matter. 8 (18), 4849-4864 (2012).</li><li>Wang, J., Wei, Y., Shi, X., Gao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+entry+of+graphene+nanosheets:+the+role+of+thickness,+oxidation+and+surface+adsorption.">Cellular entry of graphene nanosheets: the role of thickness, oxidation and surface adsorption.</a> RSC Advances. 3 (36), 15776-15782 (2013).</li><li>Vo&#776;gele, M., Ko&#776;finger, J., Hummer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+dynamics+simulations+of+carbon+nanotube+porins+in+lipid+bilayers.">Molecular dynamics simulations of carbon nanotube porins in lipid bilayers.</a> Faraday Discussions. 209, 341-358 (2018).</li><li>Kanomata, K., Deguchi, T., Ma, T., Haseyama, T., Miura, M., Yamaura, D., Tadaki, D., Niwano, M., Hirano-Iwata, A., Hirose, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photomodulation+of+electrical+conductivity+of+a+PCBM-doped+free-standing+lipid+bilayer+in+buffer+solution.">Photomodulation of electrical conductivity of a PCBM-doped free-standing lipid bilayer in buffer solution.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry. 832, 55-58 (2019).</li><li>Barnoud, J., Rossi, G., Monticelli, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+Membranes+as+Solvents+for+Carbon+Nanoparticles.">Lipid Membranes as Solvents for Carbon Nanoparticles.</a> Physical Review Letters. 112, 068102 (2014).</li><li>Dichello, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+liposomes+containing+small+gold+nanoparticles+using+electrostatic+interactions.">Preparation of liposomes containing small gold nanoparticles using electrostatic interactions.</a> European Journal of Pharmaceutical Sciences. 105, 55-63 (2017).</li><li>Sullivan, P., Heutz, S., Schultes, S. M., Jones, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+codeposition+on+the+performance+of+CuPc&#8722;C60+heterojunction+photovoltaic+devices.">Influence of codeposition on the performance of CuPc&#8722;C60 heterojunction photovoltaic devices.</a> Applied Physics Letters. 84 (7), 1210-1212 (2004).</li><li>Miyata, T., Kawaguchi, S., Ishii, M., Minami, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+sensitivity+chlorine+gas+sensors+using+Cu&#8722;phthalocyanine+thin+films.">High sensitivity chlorine gas sensors using Cu&#8722;phthalocyanine thin films.</a> Thin Solid Films. 425 (1-2), 255-259 (2003).</li><li>Barrena, E., de Oteyza, D. G., Dosch, H., Wakayama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+supramolecular+self-assembly+of+binary+organic+monolayers.">2D supramolecular self-assembly of binary organic monolayers.</a> ChemPhysChem. 8 (13), 1915-1918 (2007).</li><li>Xiao, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-induced+orientation+control+of+CuPc+molecules+for+the+epitaxial+growth+of+highly+ordered+organic+crystals+on+graphene.">Surface-induced orientation control of CuPc molecules for the epitaxial growth of highly ordered organic crystals on graphene.</a> Journal of the American Chemical Society. 135 (9), 3680-3687 (2013).</li><li>Feng, X., Ma, T., Yamaura, D., Tadaki, D., Hirano-Iwata, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+characterization+of+air-stable+lipid+bilayer+membranes+incorporated+with+phthalocyanine+molecules.">Formation and characterization of air-stable lipid bilayer membranes incorporated with phthalocyanine molecules.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 123 (30), 6515-6520 (2019).</li><li>Wu, Y., He, K., Ludtke, S. J., Huang, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+diffraction+study+of+lipid+bilayer+membranes+interacting+with+amphiphilic+helical+peptides:+diphytanoyl+phosphatidylcholine+with+alamethicin+at+low+concentrations.">X-ray diffraction study of lipid bilayer membranes interacting with amphiphilic helical peptides: diphytanoyl phosphatidylcholine with alamethicin at low concentrations.</a> Biophysical Journal. 68 (6), 2361-2369 (1995).</li><li>Zaitseva, S. V., Bettini, S., Valli, L., Kolker, A. M., Borovkov, N. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atypical+film-forming+behavior+of+soluble+tetra-3-nitro-substituted+copper+phthalocyanine.">Atypical film-forming behavior of soluble tetra-3-nitro-substituted copper phthalocyanine.</a> ChemPhysChem. 20 (3), 422-428 (2019).</li><li>Ghani, F., Gojzewski, H., Riegler, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleation+and+growth+of+copper+phthalocyanine+aggregates+deposited+from+solution+on+planar+surfaces.">Nucleation and growth of copper phthalocyanine aggregates deposited from solution on planar surfaces.</a> Applied Surface Science. 351, 969-976 (2015).</li></ol>

In der Vorläuferlösung der Hybridmembran wird ein gemischtes organisches Lösungsmittel (Chloroform und Hexan) anstelle von reinem Chloroform verwendet, um Lipide und CuPc aufzulösen. Bei Verwendung von reinem Chloroform wäre die Dichte der Vorläuferlösung höher als bei Wasser. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass die Lösung auf den Grund des Wassers sinken würde, anstatt sich auf der Wasseroberfläche auszubreiten. Die Zugabe von Hexan, einem Lösungsmittel mit geringer Dichte, zur Vorläuferlösung stellt si...

Als wesentliche Sanurnrahmen werden das Innere der Zellen durch ein Lipid-Doppelschichtsystem vom Äußeren getrennt. Dieses System besteht aus amphiphilen Phospholipiden, die aus hydrophilen Phosphorester-"Köpfen" und hydrophoben Fettsäuren "Schwänzen" bestehen. Aufgrund der bemerkenswerten Fließfähigkeit und Selbstmontagefähigkeit von Lipid-Doppelschichten in wässriger Umgebung1,2können künstliche Lipid-Doppelschichten mit einfachen Methoden gebildet werden3,4. Verschiedene Arten von Membranproteinen, wie Ionenkanäle, Membranrezeptoren und Enzyme, wurden in die künstliche Lipid-Bilayer integriert, um die Funktionen der Zellmembranen5,6nachzuahmen und zu untersuchen. In jüngerer Zeit wurden Lipid-Doppelschichten mit Nanomaterialien (z.B. Metall-Nanopartikel, Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhren) dotiert, um funktionelle Hybridmembranen7,8,9,10,11,12,13zu bilden. Ein weit verbreitetes Verfahren zur Bildung solcher Hybridmembranen beinhaltet die Bildung von dotierten Lipidbläschen, die hydrophobe Materialien wie modifizierte Au-Nanopartikel7 oder Kohlenstoff-Nanoröhren11enthalten, und die resultierenden Vesikel werden dann zu planaren Lipid-Doppelschichten verschmolzen. Dieser Ansatz ist jedoch komplex und zeitaufwändig, was die Einsatzmöglichkeiten solcher Hybridmembranen einschränkt.
In dieser Arbeit wurden Lipidmembranen mit organischen Molekülen dotiert, um Hybrid-Lipidmembranen zu produzieren, die sich an der Wasser-Luft-Schnittstelle durch Selbstmontage bildeten. Dieses Protokoll umfasst drei Schritte: Die Vorbereitung der Mischlösung, die Bildung einer Hybridmembran an der Wasser-Luft-Schnittstelle und die Übertragung der Membran auf ein Si-Substrat. Im Vergleich zu anderen zuvor gemeldeten Methoden ist die hier beschriebene Methode einfacher und erfordert keine ausgeklügelte Instrumentierung. Mit dieser Methode können luftstabile Hybrid-Lipidmembranen mit einer größeren Fläche in kürzerer Zeit gebildet werden. Das in dieser Studie verwendete Nanomaterial ist ein halbleitendes organisches Molekül, Kupfer (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-Phthalocyanin (CuPc), das in einer Reihe von Anwendungen weit verbreitet ist, einschließlich Solarzellen, Photodetektoren, Gassensoren und Katalyse14,15. CuPc, ein kleines organisches Molekül mit einer planaren Struktur, hat eine hohe Affinität zu den "Schwänzen" des Phospholipid-Duos zu seinen hydrophoben Eigenschaften. Andere Gruppen haben berichtet, dass CuPc-Moleküle sich auf Einkristalloberflächen mit der Bildung von hochgeordneten Strukturen selbst zusammensetzen können16,17. Daher ist es sehr gut möglich, dass die CuPc-Moleküle durch Selbstmontage in die Lipid-Doppelschichten eingearbeitet werden.
Wir bieten eine detaillierte Beschreibung der Verfahren zur Bildung von Membranen und einige Vorschläge für eine reibungslose Umsetzung dieses Verfahrens. Darüber hinaus stellen wir einige präsentationswerte Ergebnisse der Hybridlipidmembranen vor und diskutieren mögliche Anwendungen dieser Methode.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Wako&#160;Chemicals</td>
			<td>033-08631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuPc</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>423165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPhPc</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>850356C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass vials with screw cap</td>
			<td>Nichiden-Rike Glass Co., Ltd</td>
			<td>6-29801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>Wako&#160;Chemicals</td>
			<td>084-03421</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Membrane filters</td>
			<td>Merck Millipore Ltd.</td>
			<td>R8CA42836</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>80530</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>Tokyo Rikakikai Co., Ltd.</td>
			<td>11914199</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Scientific Industries, Inc.</td>
			<td>SI-0286</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

self-assembly of hybrid lipid membranes doped with hydrophobic organic molecules at the water/air interface

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften, einschließlich einer ultradünnen Dicke (3-4 nm), ultrahohem Widerstand, Fließfähigkeit und Selbstmontagefähigkeit, können Lipid-Doppelschichten leicht funktionalisiert werden und wurden in verschiedenen Anwendungen wie Biosensoren und Bio-Geräten verwendet. In dieser Studie haben wir ein planares organisches Molekül eingeführt: Kupfer (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-Phthalocyanin (CuPc) um Lipidmembranen zu dope. Die CuPc/lipid Hybridmembran bildet sich per Selbstmontage an der Wasser-Luft-Schnittstelle. In dieser Membran befinden sich die hydrophoben CuPc-Moleküle zwischen den hydrophoben Schwänzen von Lipidmolekülen und bilden eine Lipid/CuPc/Lipid-Sandwichstruktur. Interessanterweise kann eine luftstabile Hybrid-Lipid-Bilayer leicht gebildet werden, indem die Hybridmembran auf ein Si-Substrat übertragen wird. Wir berichten über eine einfache Methode zur Integration von Nanomaterialien in ein Lipid-Bilayer-System, das eine neue Methode für die Herstellung von Biosensoren und Biogeräten darstellt.

Die as-formed Membran hat eine einheitliche hellblaue Farbe aufgrund der Anwesenheit von CuPc-Molekülen. Die Fläche der farbigen Membran beträgt in der Regel mehrere Quadratzentimeter. In Abbildung 1A und Abbildung 1Bzeigen wir ein mikroskopisches Bild und ein Atomkraftmikroskop (AFM) (einschließlich eines Höhenprofils) der Hybrid-Lipidmembran auf einem Si-Substrat. Im AFM-Bild ist die Membran oben links dick, mit einer Dicke von 79,4 nm und die unten recht...

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Self-Assembly of Hybrid Lipid Membranes Doped with Hydrophobic Organic Molecules at the Water/Air Interface

Wir berichten über ein Protokoll zur Herstellung einer Hybrid-Lipidmembran an der Wasser-Luft-Schnittstelle, indem wir die Lipid-Doppelschicht mit Kupfer (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-Phthalocyanin (CuPc) Molekülen dopen. Die resultierende Hybrid-Lipidmembran hat eine Lipid/CuPc/Lipid-Sandwichstruktur. Dieses Protokoll kann auch auf die Bildung anderer funktioneller Nanomaterialien angewendet werden.

Selbstmontage von Hybrid-Lipidmembranen, dotiert mit hydrophoben organischen Molekülen an der Wasser-Luft-Schnittstelle

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers ...

Unser Protokoll zeigt eine einfache Methode zur Herstellung organischer Molekül dotierter Hybrid-Lipidmembranen. Die luftstabile Eigenschaft der Membran kann die Anwendung der Lipid-Doppelschichtstruktur auf Festkörpergeräte ausdehnen. Wir verwenden ein Selbstmontageverfahren, um Hybrid-Lipidmembranen mit einer Dicke von mehreren Nanometern zu bilden.Dieses Protokoll ist einfach und einfach zu befolgen und erfordert keine komplizierte Ausrüstung. Diese Methode kann verwendet werden, um andere biohybride Lipidmembranen herzustellen und kann leicht sowohl für Sensoren als auch für andere Sensorgeräte verwendet werden. In einem anaeroben Handschuhkasten arbeiten, lösen Sie Kupferphthalocyanin in Chloroform in einer gewaschenen Glasdurchstechflasche auf, um eine 10 Milligramm pro Milliliter Kupferphthalocyanin-Stammlösung vorzubereiten.Filtern Sie die Lösung durch eine 0,2 Mikrometer PTFE-Membran. Mischen Sie die DPHPC-Lösung mit einem Wirbelmischer bei 2, 300 RPM für 10 Sekunden. Spülen Sie dann fünfmal eine Glasmikrospritze mit Chloroform aus und übertragen Sie damit 200 Mikroliter der Lösung in eine vorgewaschene Glasflasche.Verdampfen Sie das Lösungsmittel in der Durchstechflasche mit einem sanften Stickstoffstrom. Spülen Sie eine weitere Glasmikrospritze mit Chloroform, dann verwenden Sie es, um 200, 2,6 Mikroliter Chloroform in die Glasflasche mit DPHPC hinzuzufügen. Fügen Sie 47,4 Mikroliter der gefilterten Kupferphthalocyanin-Stammlösung in die DPHPC-Lösung ein, was zu einem Molverhältnis von 10 zu einem DPHPC zu Phthalocyanin führen sollte.Verwenden Sie eine andere saubere Spritze, um 250 Mikroliter Hexan in die Lösung einzutragen. Dann mischen Sie es mit einem Wirbelmischer bei 2, 300 RPM für 10 Sekunden. Filtern Sie die vorbereitete Lösung durch eine 0,2 Mikrometer PTFE-Membran.Drei mal drei Zentimeter Siliziumsubstrate aus einem Siliziumwafer schneiden. Dann reinigen Sie sie in einem Ultraschallbad für 10 Minuten in gereinigtem Wasser, gefolgt von Ethanol, und dann Chloroform. Behandeln Sie die Substrate fünf Minuten lang mit Sauerstoffplasma, um adsorbierte organische Materialien von der Oberfläche zu entfernen und die Hydrophilie zu verbessern.Waschen Sie einen PTFE Becher mit fließendem gereinigtem Wasser für drei Minuten. Dann legen Sie das gereinigte Siliziumsubstrat in den Becher mit einem kleinen Winkel gekippt. Gießen Sie eine ausreichende Menge gereinigten Wassers in das Becherglas, bis das gesamte Siliziumsubstrat unterGetaucht ist.Nehmen Sie die vorbereitete Hybridlösung aus dem Gefrierschrank und lassen Sie sie auf Raumtemperatur erwärmen. Dann rühren Sie es mit einem Wirbelmischer bei 2, 300 Umdrehungen pro Minute für 15 Sekunden. Verwenden Sie eine spülte 50-Mikroliter-Mikrospritze, um drei bis fünf Mikroliter der Hybridlösung auf die Wasseroberfläche zu werfen und eine schwimmende Hybrid-Lipidmembran zu bilden.Um die Membran auf das Siliziumsubstrat zu übertragen, verdampfen Sie das organische Lösungsmittel und pumpen Sie das Wasser mit einer Peristaltikpumpe mit einer Rate von drei Millilitern pro Minute aus dem Becher. Nach Abschluss des Transfervorgangs das Siliziumsubstrat auf einen Reinraumwischer legen und das gesamte Restwasser verdampfen lassen. Die als gebildete Hybrid-Lipidmembran hat eine einheitliche hellblaue Farbe aufgrund der Anwesenheit von Kupferphthalocyanin-Molekülen, und eine Fläche von mehreren Quadratzentimetern.Hier sind konfokale Mikroskopiebilder und Atomkraftmikroskopiebilder der Membran auf einem Siliziumsubstrat zu sehen. Im AFM-Bild ist die Membran oben links mit einer Dicke von 79,4 Nanometern dick, und die unten rechts ist mit einer Dicke von 4,9 Nanometern dünn. Die dünne Membran weist eine Oberflächenrauheit von 0,4 Nanometern auf, die in der des gereinigten Siliziumsubstrats liegt.Die energiedispersive Röntgenanalyse wurde verwendet, um die Zusammensetzung der Hybridmembran auf dem Siliziumsubstrat weiter zu untersuchen. Die Atomverhältnisse repräsentativer Elemente wie Kupfer, Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff betragen 0,33, 0,97, 4,06 bzw. 68,56 %. Das theoretische Molverhältnis von Kupfer zu Phosphor, zu Stickstoff, zu Kohlenstoff sollte eins, zu drei, bis 11, bis 192 sein, was nahe am gemessenen Elementverhältnis in der Hybridmembran liegt, was darauf hindeutet, dass das Verhältnis zwischen den Lipiden und den Kupferphthalocyaninmolekülen nach den Filmbildungs- und -übertragungsprozessen beibehalten wird.Durch Dotierung der Lipidmembranen mit anderen Nanomaterialien wie Graphen oder Menthol-Nanopartikeln können Nanohybridmembranen mit verschiedenen Funktionen leicht gebildet werden.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

Origami Inspired Selbstorganisation von Patterned und Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Forschung

Chemie

Isolation and Chemical Characterization of Lipid A from Gram-negative Bacteria

Isolierung und chemische Charakterisierung von Lipid A von gramnegativen Bakterien

Lipopolysaccharide (LPS) is the major cell surface molecule of gram-negative bacteria, deposited on the outer leaflet of the outer membrane bilayer. LPS ...

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Bildung geordneter Strukturen Biomolekulare durch die Selbstorganisation von kurzen Peptiden

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Die Selbstorganisation von Complex zweidimensionale Formen von Einzelstrang-DNA-Fliesen

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung von Hybrid Au / CdS und Au / ZnS Kern / Schale-Nanopartikel

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Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

Synthese cyclischer Polymere und Charakterisierung ihrer Diffusionsbewegung im geschmolzenen Zustand auf der Einzelmolekülebene

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Synthesis and Characterization of Fe-doped Aluminosilicate Nanotubes with Enhanced Electron Conductive Properties

Synthese und Charakterisierung von Fe-dotierten Aluminosilikatgerüststoffe Nanoröhrchen mit Enhanced Electron leitenden Eigenschaften

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Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

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Flüssigkeit-Cell Transmissions-Elektronenmikroskopie zur Nachverfolgung Selbstmontage von Nanopartikeln

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