一種有機/無機雜化雙層納米膜自卷管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機/無機雜化雙層納米膜自卷管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微納器件(比如微納米尺寸的管、線等)近年來在藥物輸送、納米組裝、細胞生物學(xué)、納米手術(shù)、微流體物體傳輸、微型機器人、傳感器、光學(xué)、化學(xué)及能源等領(lǐng)域得到了良好的應(yīng)用。3D的微納米材料，尤其是微納米管，因其特殊的三維結(jié)構(gòu)以及其功能化，得到了更為良好的應(yīng)用。例如，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，微納米管可以用來做細胞培養(yǎng)以控制細胞的生長，也可以用來捕獲生物分子，還可以用來固定和分離酶、蛋白質(zhì)；在化學(xué)制藥領(lǐng)域，微納米管可以用來裝載納米粒子或藥物等起到載體的作用以進行傳輸；在環(huán)境保護以及能源領(lǐng)域，微納米管的比表面積大，可以作為氣體吸附劑(比如儲氫)，也可以在管內(nèi)外壁進行功能化接枝，得到功能化的微納米管材料，如在管內(nèi)壁接枝氯丙基三乙氧硅烷而應(yīng)用于生活用水的氯消毒工藝中等。
[0003]迄今為止，制備微納米管的材料多為無機材料，如S1、Si02、A1203、Ti02，由于無機材料不可降解，導(dǎo)致其作為植入材料或藥物載體材料，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域存在不足。并且，無機材料的微納米管也很難進行功能化接枝，也限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種有機/無機雜化雙層納米膜自卷管的制備方法，該法制得的微納米管可以降解、對人體無毒，尤其適合作為植入材料或藥物載體材料運用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；且其制備效率高、工藝簡便、條件溫和、微納米管的結(jié)構(gòu)和尺寸易于調(diào)控。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種有機/無機雜化雙層納米膜自卷管的制備方法，其具體步驟為:
[0006]A、將鎂片打磨拋光、乙醇清洗、酸洗液清洗，然后真空干燥；
[0007]B、將A步驟所得的鎂片放置于濃度為2.5-3.5mol/L的NaOH溶液中，在50-70°C下，反應(yīng)3-4h，在鎂片表面得到無機Mg (0H) 2薄膜；
[0008]C、配制濃度為4-6mg/mL的植酸溶液，再將植酸溶液pH值調(diào)節(jié)至5_6 ；
[0009]D、將B步驟處理后的鎂片放置于C步驟得到的植酸溶液中，靜置5-30min，植酸沉積在無機Mg(OH)^^膜上，即在鎂片上形成有機/無機雜化雙層納米膜；
[0010]E、對D步驟得到的鎂片用去離子水清洗，然后放置于真空干燥箱中，在40-60°C下干燥6-24h，鎂片上的有機/無機雜化雙層納米膜即與鎂片脫離并卷曲，得到有機/無機雜化雙層納米膜自卷管。
[0011 ] 進一步，本發(fā)明中A步的酸洗液為HN03、Mg (N03) 2和乙醇的混合溶液，混合溶液中順03的濃度為22g/L，Mg(N03)2的濃度為(150g/L)，乙醇的濃度為300g/L。
[0012]本發(fā)明的機理是:
[0013]對襯底及犧牲材料的鎂片先進行B步的堿處理，再進行D步的植酸液相沉積，分別得到無機Mg(OH)J^膜和有機植酸薄膜，由于不同薄膜材料之間不同熱膨脹系數(shù)而產(chǎn)生不同程度的內(nèi)應(yīng)力，如圖1所示:外部的有機植酸薄膜在釋放應(yīng)力前處于拉應(yīng)力狀態(tài)，而內(nèi)部的無機薄膜Mg(OH)Jlj處于壓應(yīng)力狀態(tài)；在E步的干燥過程中，薄膜的開裂以及特殊的Mg(0H)2層與襯底鎂片的界面之間由于某些因素而發(fā)生脫離(這些因素包括水分子對襯底鎂的腐蝕，氧氣與襯底鎂的化學(xué)反應(yīng)，甚至晶格失配等)；同時，這種脫離使薄膜之間的應(yīng)力開始釋放，從而使無機薄膜Mg (OH) 2和有機植酸薄膜構(gòu)成的雙層薄膜產(chǎn)生應(yīng)力梯度，驅(qū)使薄膜背向襯底自發(fā)卷曲形成管狀結(jié)構(gòu)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有意效果是:
[0015]—、微納米管由可降解的植酸和Mg(OH)2構(gòu)成，植酸、Mg(OH) 2及其降解產(chǎn)物均對人體沒有毒性傷害；并且植酸含有多個膦酸基團，方便進行化學(xué)接枝以得到功能化的微納米管。因此，本發(fā)明的微納米管尤其適合作為植入材料或藥物載體材料運用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
[0016]二、本發(fā)明通過液相沉積得到外部拉應(yīng)力的有機植酸薄膜和內(nèi)部壓應(yīng)力的無機薄膜Mg (OH)2,再在干燥過程中，雙層膜的應(yīng)力釋放，產(chǎn)生應(yīng)力梯度，驅(qū)使薄膜背向襯底自發(fā)卷曲形成管狀結(jié)構(gòu)。其制備工藝簡單、條件溫和。
[0017]通過堿處理時間及沉積植酸時間控制，即可調(diào)控?zé)o機薄膜和有機薄膜的厚度；干燥過程中，通過溫度和時間的控制，即可對管徑大小進行調(diào)控。制備物的結(jié)構(gòu)、尺寸調(diào)控簡單、方便。
[0018]進一步，本發(fā)明中A步的酸洗液為HN03、Mg (NO3) 2和乙醇的混合溶液，混合溶液中順03的濃度為20-25g/L，Mg(NO3)2的濃度為140_160g/L)，乙醇的濃度為280_320g/L。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的有機/無機雜化雙層納米膜自卷、形成管道結(jié)構(gòu)的示意圖(截面圖)以及預(yù)應(yīng)力狀態(tài)圖。圖1中，箭頭所指方向表示力的方向，箭頭相向表示壓應(yīng)力，箭頭反向表示拉應(yīng)力。其中:
[0021](a)分圖為在襯底及犧牲材料I上形成無機Mg(OH)Jl 2和有機植酸層3。
[0022](b)分圖為雙層薄膜開始產(chǎn)生應(yīng)力梯度4 ;
[0023](c)分圖為雙層薄膜在應(yīng)力梯度驅(qū)動下開始卷曲；
[0024](d)為雙層薄膜卷曲形成管道結(jié)構(gòu)5。
[0025]圖2a是本發(fā)明實施例1制得的納米膜自卷管的500倍掃描電鏡圖片。
[0026]圖2b是本發(fā)明實施例1制得的納米膜自卷管的2000倍的掃描電鏡圖片，圖中標(biāo)注的數(shù)字表示自卷管管徑數(shù)值。
[0027]圖3是本發(fā)明實施例1制得的納米膜自卷管管壁橫截面的掃描電鏡圖。
[0028]圖4是本發(fā)明實施例1制得的納米膜自卷管管壁橫截面的EDX能譜圖。
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0030]實施例1
[0031]A、將鎂片打磨拋光、乙醇清洗、酸洗液清洗，然后真空干燥；所述的酸洗液為ΗΝ03、Mg (NO3)2和乙醇的混合溶液，混合溶液中HNO 3的濃度為20g/L，Mg (NO3)2的濃度為150g/L，乙醇的濃度為300g/L。
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