液相和凝胶相单层磷脂膜在还原氧化石墨烯表面的自组装

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细胞生物膜对细胞间的物质运输、信号传递和能量传导有着重要作用。生物膜对细胞周围环境的响应性一方面影响着这些重要的生物学过程,另一方面也决定了某些生物材料的实际应用。生物膜的主要结构是磷脂双分子膜。因此,更好的了解磷脂膜的环境响应性和动力学组装机制有助于认识这些生物学过程,同时可以为新型生物工程材料的设计提供指导。在本论文的工作中,我们主要利用原子力显微镜技术,探究具有液相及凝胶相的不同种类磷脂分子在单层还原氧化石墨烯表面自组装成为单层膜的形貌行为及性质。结果显示,还原氧化石墨烯的微小结构细节由于磷脂分子在其表面组装成膜后的形貌和侧向流动性的巨大差异而被放大。本工作帮助我们更深入的了解了生物膜对还原氧化石墨烯表面物理化学性质的分子响应机制,也可为设计新型的还原氧化石墨烯基复合生物纳米材料提供指导。  本论文研究的内容主要有:  (1)在云母表面铺设了具有单层结构的氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯;  (2)利用Langmuir-Blodgett(LB)技术,在还原氧化石墨烯表面组装了具有不同相的磷脂分子,并利用原子力显微镜技术表征了其表面形貌;  (3)通过降低磷脂膜的表面压,解释了磷脂分子在还原氧化石墨烯表面的组装形态;  (4)通过提高体系温度,进一步描述了磷脂分子与还原氧化石墨烯表面的相互作用对脂分子流动性的影响。原子力显微镜的表征结果显示,还原氧化石墨烯是一个表面疏水、带有缺陷小孔的芳香烃平面。当覆盖磷脂膜的相态以及膜压改变时,所得到的磷脂形貌以及侧向流动性也不同。常温下是液相的DOPC磷脂分子,它在还原氧化石墨烯表面铺展后,其疏水尾链与还原氧化石墨烯的疏水芳香烃骨架紧密结合,同时在还原氧化石墨烯的缺陷小孔周围聚集、形成较高环形区域。然而对于常温下是凝胶相的DPPC分子,它则在还原氧化石墨烯表面组装形成了连续均匀的膜。磷脂分子的疏水尾链和还原氧化石墨烯表面之间的亲和性进一步影响了磷  脂膜的侧向流动性。本工作以还原氧化石墨烯引导磷脂分子自组装为例,证明了固体基底表面的局域结构及物理化学性质对引导生物膜组装及其相行为具有极其重要的影响。
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