CN102522320B - 一种生物模板排列纳米线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物模板排列纳米线的方法，首先在洗净的基底片表面修饰一层聚乙二醇-异丁烯酸(PEGMA)膜；其次在PEGMA膜上覆盖具有微图案的透紫外掩膜板，用紫外光照射获得化学微图案膜；然后在化学微图案膜表面滴加纤连蛋白溶液，得到纤连蛋白微图案；最后基底片浸入纳米线悬浮液，取出、冲洗，得到排列纳米线微图案的生物模板。本发明所需设备简单、操作便利，适于多种生物模板，图案易于设计，可用于制备微米纳米电子器件。

Description

一种生物模板排列纳米线的方法

技术领域

本发明涉及的是一种利用生物模板从溶液中组装一维纳米线阵列的方法，属于微纳米器件制造和生物技术的交叉领域。

背景技术

当前，纳米线之所以引起广泛关注，是因为它为自下而上的制作新一代纳米电子器件提供了有前途的基础支撑。生物方法是以生物分子为功能构架，在溶液中或相关的基底上自组装纳米线等纳米结构，已经有一些文献报道了这种生物构造技术的应用和发展。这些方法一般是将特异结合的生物分子对(如：抗原/抗体、生物素/链亲合素、寡核苷酸的碱基配对等)通过化学手段使其分别选择性地结合到纳米线和衬底上，衬底上生物分子可以用光刻的方法构成图案，然后利用纳米线和衬底上生物分子之间的特异性结合，将纳米线按预定的图案组装到基底上。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用生物模板排列纳米线的方法，该方法易于对纳米线进行图形化的排列，可用于制备微纳电子器件等。

技术方案：本发明利用生物模板排列纳米线阵列的方法包括以下步骤：

a.在洗净的基底片表面修饰一层聚乙二醇-异丁烯酸(PEGMA)膜；所述的基底材料为玻璃，石英，过渡金素氧化物；

b.在PEGMA膜上覆盖具有微图案的透紫外掩膜板，紫外光照射15～30min，获得化学微图案膜；所述的紫外线的波长为200～400nm；

c.在紫外光照射后的样品表面滴加等电点小于5的蛋白，然后用超纯水冲洗表面，得到蛋白微图案；所述蛋白质为纤连蛋白，浓度为40～100μg/ml；

d.把纳米线分散在无水乙醇和水的混合液中，超声，形成纳米线悬浮液；其中无水乙醇和水的体积比为V_水∶V_乙醇＝1∶1，纳米线质量分数为0.01～0.02％；

2、e.把步骤(c)获得的带有蛋白微图案的基底片浸入步骤(d)制备的纳米线悬浮液中，然后缓慢取出基底片，最后用纯水冲洗表面，得到带有纳米线微图案的基底片。纳米线等电点需高于7。基底片提取速率为0.05mm/s～2mm/s。

本发明的原理说明如下：先使基底材料表面带有-OH基，然后再修饰上PEGMA膜，在PEGMA膜上覆盖具有微图案的透紫外掩膜板，通过紫外照射获得化学微图案膜，随后在没有PEGMA膜的区域滴加上纤连蛋白，形成生物蛋白微图案膜，溶液中纳米线带正电，与带负电的纤连蛋白区域通过静电结合，形成带有纳米线微图案的基底。

有益效果：本发明利用生物模板从溶液中组装一维纳米线阵列的方法，具有如下的优点；第一本发明的方法所需设备简单、操作便利，第二带有微图案的透紫外掩膜板可以根据器件需要设计，第三本发明的方法也适合于制作多种基底器件(如玻璃，石英，过渡金属氧化物等基底)，第四本发明排列的图形化纳米线易于与现有的微加工工艺相结合，可用于制备微纳电子器件等。

附图说明

图1是本发明原理示意图，其中有：基底1，羟基2，PEGMA膜3，硅片上带有纤连蛋白的图案4，组装在纤连蛋白图案处的纳米线5。

图2是实施例1制得的带有纳米线微图案的硅片示意图。

具体实施方式

实施例1

图1是本发明原理示意图，参照图1所示，生物模板组装纳米线阵列的方法，包括以下步骤：

(1)采用硅片做为基底片1，先在洗净的硅片表面修饰上一层聚乙二醇-异丁烯酸(PEGMA)膜(聚合反应后形成的，参考文献为Biointerphases 2011，6(4)143-152)；具体修饰过程是：将硅片放入超纯水中超声30min，然后放入3ml双氧水、3ml氨水、15ml超纯水混合液中，89℃水浴条件下超声10min，上述清洗过程重复一次，最后超纯水洗净。带有羟基2的硅片先偶联上3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)，随后接上表面引发剂异丁酰溴，以二联吡啶为配体，溴化亚铜为催化剂进行聚合反应，最终形成PEGMA膜)。

在PEGMA膜上覆盖具有微图案的透紫外掩膜板(通过电子束刻蚀制备，制备单位：中国科学院微电子研究所，纳米加工与新器件集成技术实验室)，用波长为365nm的紫外光照射25min，获得化学微图案膜；

(2)在紫外光照射后的样品表面滴加40μg/ml的纤连蛋白溶液(购自sigma)，然后用超纯水冲洗表面，得到纤连蛋白微图案；

(3)把自制的纳米线(制备过程参照的参考文献为：Journal of solid state chemistry，182(2009)2941-2945)超声分散在无水乙醇和水(体积比1∶1)的混合液中，形成0.01质量％纳米线悬浮液。

3、把步骤(3)获得的带有蛋白微图案的硅片浸入纳米线悬浮液，然后缓慢(速率是0.05mm/s～2mm/s)取出硅片，最后用纯水冲洗表面，得到带有纳米线微图案的硅片。从图2中可以看出纳米线排列在有纤连蛋白区域，形成带有纳米线微图案的基底。

实施例2

采用玻璃片做为基底片，紫外照射的波长为200nm，照射时间为15min，纳米线等电点为7.4，纳米线质量百分数为0.012％，其余均与实施例1相同。

实施例3

采用玻璃片做为基底片，紫外照射的波长为200nm，照射时间为15min，纤连蛋白溶液浓度为50μg/ml，纳米线等电点为7.5，纳米线质量百分数为0.010％，其余均与实施例1相同。

实施例4

采用氧化锌金属片做为基底片，紫外照射的波长为400nm，照射时间为30min，纤连蛋白溶液浓度为100μg/ml，纳米线等电点为7.2，纳米线质量百分数为0.018％其余均与实施例1相同。

实施例5

采用氧化铁金属片做为基底片，紫外照射的波长为400nm，照射时间为30min，采用的蛋白溶液为60μg/ml的牛血清白蛋白，纳米线质量百分数为0.015％，其余均与实施例1相同。

实施例6

采用氧化铜金属片做基底片，紫外照射的波长为298nm，照射时间为25min，采用的蛋白溶液为80μg/ml的牛血清白蛋白(购自sigma)，纳米线质量百分数为0.02％；其余均与实施例1相同。

Claims (5)

1. 一种生物模板排列纳米线的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤（1）.  在洗净的基底片表面修饰一层聚乙二醇-异丁烯酸膜；

步骤（2）.  在聚乙二醇-异丁烯酸膜上覆盖具有微图案的透紫外掩膜板，紫外光照射, 获得化学微图案膜；

步骤（3）. 在紫外光照射后的化学微图案膜表面滴加等电点小于5的蛋白质溶液，然后用超纯水冲洗表面，得到蛋白微图案；

步骤（4）. 把纳米线分散在无水乙醇和水的混合溶剂中，超声，形成纳米线悬浮液；纳米线质量百分数为0.01~0.02%；

步骤（5）. 把步骤（3）获得的带有蛋白微图案的基底片浸入步骤（4）制备的纳米线悬浮液，然后取出基底片，最后用纯水冲洗表面，即可得到带有纳米线微图案的基底片,基底片提取速率为0.05mm/s~2mm/s。

2.根据权利要求1所述的生物模板排列纳米线的方法，其特征在于步骤（1）所述的基底片的材料为玻璃，石英，过渡金属氧化物。

3.根据权利要求1所述的生物模板排列纳米线的方法，其特征在于步骤（2）采用的紫外线的波长为200~400nm，照射时间为15~30min。

4.根据权利要求1所述的生物模板排列纳米线的方法，其特征在于步骤（3）中的蛋白质为纤连蛋白、牛血清白蛋白，浓度为40~100μg/ml。

5.根据权利要求1所述的生物模板排列纳米线的方法，其特征在于步骤（4）中水和无水乙醇的配比关系为V_水:V_乙醇=1:1，所述的纳米线等电点大于7。

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