本發(fā)明涉及納米器件制備，具體涉及一種基于皮克林乳液制備雙面神結(jié)構(gòu)微納米馬達(dá)的方法。
背景技術(shù)：
1、微納米馬達(dá)是一種在微納米尺度，能夠?qū)⑵渌问降哪芰哭D(zhuǎn)化為動(dòng)能，并能自主運(yùn)動(dòng)的納米器件，而雙面神結(jié)構(gòu)的微納米馬達(dá)因?yàn)槠渚哂胁粚?duì)稱的結(jié)構(gòu)，使得它能夠在微納米尺度上實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換和具有多樣化的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，可以在不同的環(huán)境中靈活運(yùn)動(dòng)，適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
2、目前制備雙面神結(jié)構(gòu)的微納米馬達(dá)的方法大多采用物理氣相沉積法。物理氣相沉積法雖然應(yīng)用廣泛，但是難以制備小尺寸馬達(dá)微納米馬達(dá)、制備過程依賴昂貴復(fù)雜的設(shè)備，而且生產(chǎn)效率十分有限。雙面神微納米馬達(dá)制備過程的復(fù)雜和繁瑣性，限制了其實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于皮克林乳液制備雙面神結(jié)構(gòu)微納米馬達(dá)的方法，旨在解決雙面神微納米馬達(dá)制備過程復(fù)雜且繁瑣的問題，且該方法非常適用于小尺寸馬達(dá)的制備。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：
3、一種基于皮克林乳液制備雙面神結(jié)構(gòu)微納米馬達(dá)的方法，包括以下步驟：
4、s1、向分散有納米粒子的水溶液中加入石蠟，攪拌形成含有石蠟-納米粒子半面結(jié)構(gòu)的皮克林乳液；
5、s2、對(duì)石蠟-納米粒子半面結(jié)構(gòu)中裸露的納米粒子表面進(jìn)行選擇性修飾后，去除產(chǎn)物中的石蠟并收集偏心納米粒子；
6、s3、基于偏心納米粒子制備雙面神結(jié)構(gòu)的微納米馬達(dá)。
7、優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟s1的水溶液中添加有表面活性劑，且表面活性劑為sds、ctab、ctac、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、單硬脂酸甘油酯中的至少一種。在該反應(yīng)體系中，表面活性劑的疏水鏈段朝向油相，親水基團(tuán)朝向水相，從而降低油-水界面的表面張力，進(jìn)而提高皮克林乳液的穩(wěn)定性和形成效率。
8、更為優(yōu)選的，上述表面活性劑的濃度為0.01-0.1?mg/ml。表面活性劑濃度過高時(shí)，大量分子會(huì)吸附在皮克林顆粒表面，使顆粒表面被完全包裹，導(dǎo)致顆粒之間的相互作用由穩(wěn)定吸附在界面的狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ヅ懦?。顆粒在溶液中過度分散，難以在油-水界面聚集并形成緊密的排列結(jié)構(gòu)，因此無法形成穩(wěn)定皮克林乳液。當(dāng)表面活性劑濃度過低時(shí)，界面張力不能有效降低，導(dǎo)致油相和水相之間的界面能較大，油滴或水滴傾向于聚并以減小總的界面面積，降低體系的能量，也難以形成穩(wěn)定的皮克林乳液。
9、優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟s1的水溶液中添加有乙醇和/或甲醇。本發(fā)明利用乙醇和甲醇調(diào)節(jié)皮克林顆粒的表面潤(rùn)濕性，使得顆粒更容易在油-水界面吸附；此外，乙醇和甲醇也能夠在一定程度上降低油-水界面的張力，更易形成更小粒徑的乳液滴，從而提高皮克林乳液的穩(wěn)定性和均勻性。更為優(yōu)選的，水與乙醇/甲醇的體積比為(20-5):1。
10、優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟s1的攪拌速度不低于1000?r/min。攪拌速度過慢會(huì)造成乳液液滴分散不充分、乳液液滴粒徑不均勻以及乳液穩(wěn)定性差等問題出現(xiàn)，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在此閾值之上，增大攪拌速度對(duì)半面結(jié)構(gòu)的制備無明顯影響。
11、優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟s1的反應(yīng)溫度為50-100℃。
12、優(yōu)選的，在上述制備方法中，納米粒子與石蠟的質(zhì)量比為1:(15-150)。
13、優(yōu)選的，在上述制備方法中，納米粒子為金、銀、鈀、鉑、錳、鐵、鈰、鈦、鋁或鋅的單質(zhì)、氧化物或硫化物納米顆粒，或無機(jī)非金屬納米顆粒，或有機(jī)物納米顆粒；納米粒子可以為空心、實(shí)心或多孔結(jié)構(gòu)。如在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，納米粒子為球形介孔二氧化硅納米粒子。
14、優(yōu)選的，在上述制備方法中，納米粒子的尺寸為10-500?nm。鑒于本發(fā)明方法利用納米粒子形成皮克林乳液，故更適用于小尺寸納米馬達(dá)的制備；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)納米粒子尺寸小于500?nm時(shí)，效果較優(yōu)。顆粒粒徑過大時(shí)，比表面積相對(duì)較小，可能難以在界面上形成緊密、連續(xù)的覆蓋，導(dǎo)致界面膜存在較多缺陷和空隙，乳液滴之間的油相和水相容易通過這些空隙相互接觸，進(jìn)而發(fā)生聚并，使皮克林乳液穩(wěn)定性降低。
15、優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟s2去除石蠟的方法為：將產(chǎn)物置于有機(jī)溶劑中以溶解去除石蠟，且有機(jī)溶劑為氯仿、正己烷、甲苯、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯中的至少一種。利用石蠟溶于某些有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，在不影響前期修飾的前提下得以去除石蠟-納米粒子半面結(jié)構(gòu)中的石蠟，從而釋放納米粒子，此時(shí)所得納米粒子表面具有非對(duì)稱修飾結(jié)構(gòu)，即偏心納米粒子。
16、優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟s2中利用納米粒子表面的功能基團(tuán)通過共價(jià)偶聯(lián)方法進(jìn)行選擇性修飾。如在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，納米粒子為表面氨基化的介孔二氧化硅（msns），利用氨基與戊二醛醛基的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石蠟-msns半面結(jié)構(gòu)中裸露的msns表面的選擇性修飾；另外，還可以利用氨基與生物素化試劑（如n-琥珀酰亞氨基6-生物素氨己酸）的偶聯(lián)反應(yīng)對(duì)裸露的msns表面的選擇性修飾。
17、更為優(yōu)選的，在上述制備方法中，所述步驟s3包括以下操作：
18、s31、在石蠟去除后重新裸露出來的偏心納米粒子表面上連接功能分子；
19、s32、基于功能分子并利用共價(jià)偶聯(lián)方法在納米粒子上修飾生物酶；其中，生物酶包括但不限于脲酶、過氧化氫酶、葡萄糖過氧化酶、精氨酸酶、脂蛋白脂肪酶、脂肪酶、半乳糖苷酶、轉(zhuǎn)氨酶、脫羧酶、碳酸酐酶等，具體可根據(jù)馬達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景，選用不同的生物酶；共價(jià)偶聯(lián)方法包括金屬-巰基反應(yīng)、酰胺反應(yīng)、親核加成反應(yīng)、希夫堿合成反應(yīng)等。
20、根據(jù)本發(fā)明方法制備的微納米馬達(dá)也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
22、本發(fā)明創(chuàng)新地利用皮克林乳液法制備雙面神納米馬達(dá)，相對(duì)于常規(guī)的物理氣相沉積法，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、高效，對(duì)設(shè)備無依賴，尤其適用于小尺寸馬達(dá)的制備。
23、本發(fā)明方法可根據(jù)需要更換納米粒子、功能分子、生物酶的種類，能夠?qū)崿F(xiàn)多種雙面神納米馬達(dá)的靈活構(gòu)建，以滿足不同實(shí)際需求，具有超高的可塑性。
1.一種基于皮克林乳液制備雙面神結(jié)構(gòu)微納米馬達(dá)的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶液中添加有表面活性劑，且表面活性劑為sds、ctab、ctac、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、單硬脂酸甘油酯中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶液中添加有乙醇、甲醇中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s1中，所述攪拌的速度不低于1000r/min；攪拌的溫度為50-100℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米粒子與石蠟的質(zhì)量比1:(15-150)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用納米粒子表面的功能基團(tuán)通過共價(jià)偶聯(lián)方法進(jìn)行選擇性修飾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟s3包括以下操作：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2去除所述石蠟的方法為：將產(chǎn)物置于有機(jī)溶劑中以溶解去除石蠟，且所述有機(jī)溶劑為氯仿、正己烷、甲苯、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米粒子包括金、銀、鈀、鉑、錳、鐵、鈰、鈦、鋁或鋅的單質(zhì)、氧化物或硫化物納米顆粒，無機(jī)非金屬納米顆粒，有機(jī)物納米顆粒；所述納米粒子為空心、實(shí)心或多孔結(jié)構(gòu)。
10.一種雙面神結(jié)構(gòu)的微納米馬達(dá)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法制備得到。