一种SU8光刻胶微柱阵列及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种SU8光刻胶微柱阵列及其制备方法、应用，涉及增材及其制备技术领域，所述SU8是采用双光子成型技术3D打印SU8光刻胶制备得到的微柱阵列。本发明专利技术还公开了利用上述SU8光刻胶微柱阵列在活细胞培养和活细胞力学性能检测中的应用。本发明专利技术以SU8光刻胶作为基材，利用高精度双光子成型技术，3D打印微柱阵列，并进一步通过临界点冻干和纤连蛋白表面修饰，实现微柱阵列基底的活细胞培养和活细胞力学性能检测。

A SU8 Photoresist Microcolumn Array and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a SU8 photoresist microcolumn array and its preparation method and application, which relates to the field of material addition and preparation technology. The SU8 is a microcolumn array prepared by three-dimensional printing SU8 photoresist using two-photon forming technology. The invention also discloses the application of the SU8 photoresist microcolumn array in living cell culture and mechanical properties testing of living cells. The invention uses SU8 photoresist as a substrate, uses high precision two-photon forming technology, 3D printing of microcolumn array, and further realizes living cell culture and mechanical properties testing of microcolumn array substrate by freeze-drying at critical point and surface modification of fibronectin.

【技术实现步骤摘要】
一种SU8光刻胶微柱阵列及其制备方法、应用
本专利技术涉及增材及其制备
，尤其涉及一种SU8光刻胶微柱阵列及其制备方法、应用。
技术介绍
激光加工技术作为重要的先进制造技术之一，已广泛应用于众多的工业制造领域。近年来，作为最新的激光加工技术之一的飞秒脉冲激光多光子微纳加工技术已成为国际上研究的热点。该技术利用多光子效应和激光与物质作用的阈值效应，成功地实现了纳米尺度的激光直写加工分辨率，可望在功能性微纳器件制备等纳米
发挥重要作用，具有广阔的应用前景。生物力学是从力学的角度去研究生物系统的结构和功能的一门科学。其中，细胞力学作为目前生物力学最为前沿的研究领域，对细胞生长、发育、成熟、增殖、衰老和死亡等的影响及其机制研究，从力学的角度提供全新的视野。现阶段广泛使用的细胞力学检测手段包括：原子力显微镜(AtomForceMicroscope)，牵引力显微镜(TractionForceMicroscope)，微量吸移管(Micropipetteaspiration)和光镊(OpticalTweezer)。这些设备在细胞局部力学性能测试时具有明显的优势，但是准备时间及操作都十分繁琐，同时在整个活细胞的力学性能表征上往往耗时很长，导致细胞的状态受到严重影响甚至死亡，因此测试结果不可靠。目前在细胞力学研究领域，急需一种可以用于稳定培养细胞且可以快速检测活细胞整体力学性能的手段。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种SU8光刻胶微柱阵列及其制备方法、应用。本专利技术提出的一种SU8光刻胶微柱阵列，是采用双光子成型技术3D打印SU8光刻胶制备得到的微柱阵列。优选地，所述微柱阵列的柱高2.4-9.0μm，柱间距3-5μm，柱上表面直径1.4-2μm，阵列整体规格100μm×100μm。所使用的双光子成型设备打印精度为1μm。优选地，所述微柱阵列还包括将打印得到的微柱阵列依次经临界点冻干处理和纤连蛋白表面修饰。优选地，所述临界点冻干处理如下：将打印的微柱阵列放入乙醇中浸泡，当微柱全部站立时迅速转移至临界点冻干机的载物舱内，在载物舱内加入乙醇没过微柱后，关闭舱门，使用液态二氧化碳置换乙醇，恢复舱内压力，打开舱门，即可获得在干燥环境中可以保持站立的SU8光刻胶微柱阵列。优选地，所述纤连蛋白表面修饰如下：对经临界点冻干处理后的微柱阵列表面进行紫外辐照处理对，然后采用微接触打印技术，将沉积在PDMS表面的纤连蛋白转移到微柱的表面。优选地，所述纤连蛋白表面修饰具体操作如下：制备块状PDMS，然后将纤连蛋白溶液滴至PDMS表面，静置，将剩余纤连蛋白蛋白溶液吸走，并用N2蒸汽吹干PDMS，得PDMS沉积纤连蛋白；使用紫外臭氧灯处理微柱阵列表面，然后将PDMS沉积纤连蛋白的一面盖在微柱阵列上，使纤连蛋白从PDMS上转移至微柱阵列表面；优选地，所述纤连蛋白的浓度为50μg/ml；优选地，纤连蛋白滴至PDMS表面，静置时间为1h；优选地，紫外臭氧灯处理时间为7min；优选地，紫外臭氧灯处理结束后，须在30min内进行纤连蛋白转移。本专利技术还提出了上述SU8光刻胶微柱阵列的制备方法，包括以下步骤：S1.将载玻片进行清洗处理；S2.在载波片表面滴至SU-8光刻胶，然后通过旋涂工艺将其涂布在载玻片表面，形成SU-8单层；S3.采用双光子成型技术对SU-8单层进行打印，打印结束后采用溶剂溶解除去未固化的SU8光刻胶，洗涤，得微柱阵列。优选地，S1中，采用等离子清洗机清洗处理载玻片2-5min；优选地，S2中，旋涂工艺是将载玻片置于旋转涂料机中，在1000r/min的转速下将SU-8光刻胶涂布在载玻片表面，形成SU-8单层；优选地，所述SU-8单层的厚度为20μm；优选地，S3中，是采用乙醇溶剂浸泡溶解除去未固化的SU-8光刻胶，再用乙醇洗涤1-2次；优选地，浸泡时间为10min；本专利技术还提出了上述SU8光刻胶微柱阵列在活细胞培养和活细胞力学性能检测中的应用。优选地，所述活细胞培养密度为5×103细胞/cm2有益效果：本专利技术以SU8光刻胶作为基材，利用高精度双光子成型技术，3D打印出微柱阵列，并对该微柱阵列进行临界点冻干和纤连蛋白表面修饰，其中，经临界点冻干处理后能够使3D打印的微柱阵列在干燥的环境中保持站立而不塌陷，再采用微接触打印技术将纤连蛋白修饰到微柱阵列表面，从而提高微柱阵列的生物兼容性，进而实现微柱阵列基底在活细胞培养和活细胞力学性能检测上的应用。附图说明图1为本专利技术中SU8微柱阵列用于细胞培养的流程图；图2为本专利技术中采用双光子成型3D打印SU8微柱阵列的设计图；图3为本专利技术中MDCK细胞在微柱阵列上生长的情况及细胞拉伸微柱的示意图；图4为本专利技术中MDCK细胞生长在微柱阵列上的实物图。具体实施方式如图1所示，图1为SU8微柱阵列表面改性用于细胞培养的流程图。参照图1，下面将通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1：双光子成型3D打印微柱阵列1.准备一片干净的盖玻片，使用等离子清洗机清理表面；2.在盖玻片表面滴上0.5mL的SU-8光刻胶，并在无尘室中使用旋转涂料机，以1000r/min的转速旋涂10min，从而在盖玻片表面制得20μm厚度的SU-8单层；3.将SU-8单层置于双光子打印机载物台上，调节参数，开始打印，打印的SU8微柱阵列如图2所示，柱高9.0μm，柱间距5μm，柱上表面直径2μm，阵列整体规格100μm×100μm；4.将载玻片置于乙醇中浸泡10min，将未固化的SU-8光刻胶溶解除去，再使用乙醇洗涤一次，确保SU8微柱阵列中未固化的SU-8光刻胶全部清理干净；5.将SU8微柱阵列烘干，并使用显微镜检查SU8微柱阵列中是否还有残余的未固化SU8光刻胶。由于毛细力作用，SU8微柱阵列在干燥环境中会倒塌，再次浸泡在酒精溶液中，然后超声3min后，微柱会全部站立起来。实施例2：临界点冻干处理1.将打印的SU8微柱阵列从乙醇中快速移除，倒扣放置在临界点冻干机的载物舱内，并在载物舱中倒入适量乙醇浸没微柱阵列；2.关闭载物舱舱门，通入液态二氧化碳置换载物仓里的乙醇，恢复舱内压力，冻干后，打开舱门即可获得在干燥环境中可以保持站立的SU8微柱阵列；3.在显微镜下检查是否SU8微柱阵列中所有的微柱都站立，然后将载玻片贴在细胞培养皿上。实施例3：纤连蛋白微接触改性1.取PDMS单体60g，固化剂3g，倒入塑料杯中，充分搅拌3min后将其放置在真空干燥器内，抽气1h至溶液中无气泡后取出，倒入培养皿，确保溶液厚度达到50mm左右，然后将培养皿放入烘箱中，在65℃下干燥2h至PDMS完全固化；2.将固化的PDMS从培养皿撕下后，用刀片将其切成边长为0.5cm的小方块，置于乙醇中，超声5min，清理干净备用；3.准备充足的纤连蛋白溶液(Fibronectin)，用消毒的去离子水将其稀释到50μg/ml，将稀释后的纤连蛋白溶液滴加覆盖在PDMS小块的表面，静置1h，吸走PDMS小块表面多余的溶液，并使用N2蒸汽将表面吹干，使溶液中的纤连蛋白沉积在PDMS小块表面；4.将经临界点冻干处理后的SU8微柱阵列基底黏在培养皿(直径35mm)底部，使用紫外臭氧灯(UVozone)处理7min，短暂地提高SU8表面亲水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，是采用双光子成型技术3D打印SU8光刻胶制备得到的微柱阵列。

【技术特征摘要】
1.一种SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，是采用双光子成型技术3D打印SU8光刻胶制备得到的微柱阵列。2.根据权利要求1所述的SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，所述微柱阵列的柱高2.4-9.0μm，柱间距3-5μm，柱上表面直径1.4-2μm，阵列整体规格100μm×100μm。3.根据权利要求1或2所述的SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，所述微柱阵列还包括将打印得到的微柱阵列依次经临界点冻干处理和纤连蛋白表面修饰。4.根据权利要求3所述的SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，所述临界点冻干处理如下：将打印的微柱阵列放入乙醇中浸泡，当微柱全部站立时迅速转移至临界点冻干机的载物舱内，在载物舱内加入乙醇没过微柱后，关闭舱门，使用液态二氧化碳置换乙醇，恢复舱内压力，打开舱门，即可获得在干燥环境中可以保持站立的SU8光刻胶微柱阵列。5.根据权利要求3所述的SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，所述纤连蛋白表面修饰如下：对经临界点冻干处理后的微柱阵列表面进行紫外辐照处理对，然后采用微接触打印技术，将沉积在PDMS表面的纤连蛋白转移到微柱的表面。6.根据权利要求5所述的SU8光刻胶微柱阵列，其特征在于，所述纤连蛋白表面修饰具体操作如下：制备块状PDMS，然后将纤连蛋白溶液滴至PDMS表面，静置，将剩余纤连蛋白蛋白溶液吸走，并用N2蒸汽吹干PDMS，得PDMS沉积纤连蛋白；使用紫外臭氧灯处理微柱阵列表面，然后将PDMS...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱沛然，梁海弋，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，安徽省春谷三D打印智能装备产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34