一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，选取热塑性聚合物配置成预凝胶溶液，制备成表面均匀的薄膜，在该薄膜表面修饰聚多巴胺并黏附氧化石墨烯，后用氢碘酸将氧化石墨烯还原，获得掺杂石墨烯的聚合物薄膜；利用两块PDMS正模板将掺杂石墨烯的聚合物薄膜夹在中间，形成“三明治”模型，采用纳米压印仪一步法获得纳米压印的各向异性石墨烯薄膜。本发明专利技术所制备的各向异性石墨烯薄膜能够用于心肌细胞的可视化传感，且有利于心肌细胞的取向生长。本方法制备工艺简单、结构准确可控、重复性好，解决了传统的各向异性结构薄膜制备方法复杂、结构有缺陷等问题，在生物医学领域具有极大的应用价值。领域具有极大的应用价值。领域具有极大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，尤其涉及一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]细胞力学涉及调节细胞的机械传导、迁移、胞质分裂和细胞免疫等基本生物学功能。最近的研究表明，异常的细胞的力学状态与疾病的发生和发展密切相关。因此，细胞力学的测量被认为是可以评估疾病状态并提供有价值的治疗线索的有用方法。为了实现对细胞力学的定量测定，已经开发并应用了许多方法，包括原子力显微镜、光学边缘检测、柔性悬臂梁、应变仪、软质基底材料传感器等。基于这些方法，已经实现了对单细胞或小细胞群体的机械力学检测。
[0003]尽管取得了许多进步，但大多数现有力学测量技术都需要复杂的设备、复杂的操作步骤、繁琐的计算和数学推算等，这在一定程度上限制了这些方法的应用。另外，在检测过程中，大多数细胞只是随机生长，它们之间没有相互作用，而自然生物体内，尤其是那些机械感知的细胞通常定向生长，比如肌肉组织的纤维细胞，这种定向的排布方式能够使其更好的发挥功能。
[0004]因此，本专利技术通过纳米压印技术，利用模板复制法，设计专利技术了一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，该薄膜具有纳米级的六方孔结构和微米级的凹槽结构，凹槽侧可直接用于心肌细胞的培养，诱导其取向生长，同步收缩；有序排列的纳米级六方孔结构，赋予了其鲜艳的结构色和特征反射峰，能够随着心肌细胞的收缩发生相应的改变，用于心肌细胞力学的可视化传感。该纳米压印的各向异性石墨烯薄膜为细胞力学的可视化传感提供了新思路。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，本专利技术通过裸眼观察纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的结构色变化和反射峰位移的改变实现心肌细胞力学的可视化传感。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]1)制备掺杂石墨烯的聚合物薄膜：选取热塑性聚合物配置成一定浓度的预凝胶溶液，利用旋涂法和溶剂挥发法将该预凝胶溶液制备成表面均匀的薄膜，之后在该薄膜表面修饰聚多巴胺并黏附氧化石墨烯，然后用氢碘酸将氧化石墨烯还原，获得掺杂石墨烯的聚合物薄膜；
[0009]2)制备纳米压印的各向异性石墨烯薄膜：利用两块PDMS正模板将步骤1)制备的掺杂石墨烯的聚合物薄膜夹在中间，形成“三明治”模型，采用纳米压印仪一步法获得纳米压印的各向异性石墨烯薄膜。
[0010]进一步的，步骤1)中，所述热塑性聚合物为硝酸纤维素NC或聚偏氟乙烯PVDF中的一种。
[0011]进一步的，步骤1)中，所述的预凝胶溶液使用丙酮或N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF配置。
[0012]进一步的，步骤1)中，所述预凝胶溶液的浓度为7wt％。
[0013]进一步的，步骤1)中，薄膜表面修饰聚多巴胺采用的聚多巴胺浓度为2wt％，黏附氧化石墨烯采用的氧化石墨烯浓度为2.5mg/mL。
[0014]作为优选的方案，黏附的氧化石墨烯采用40wt％的氢碘酸将其还原为还原氧化石墨烯，还原时间为8h。
[0015]步骤2)中，所述的PDMS正模板具有微米级凹槽和纳米级圆柱，所述微米级凹槽模板的尺寸为20μm*20μm(高*宽)，纳米级圆柱的直径尺寸为200nm，且圆柱成有序的六方形排列。
[0016]步骤2)中，所述纳米压印仪的最高加压温度为230℃，加压时间为20s。
[0017]本专利技术还提供了一种通过上述方法制备的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜，所述纳米压印的各向异性石墨烯薄膜兼具纳米级的孔洞结构和微米级的凹槽结构，微米级的凹槽结构用于心肌细胞的培养，诱导其取向生长，同步收缩；纳米级的孔洞结构赋予纳米压印的各向异性石墨烯薄膜鲜明的结构色和特征反射峰，能够随着心肌细胞的收缩发生相应的改变，用于心肌细胞的可视化传感。
[0018]本专利技术还保护了所述的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜在利用结构色和特征反射峰实现可视化传感中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]1)本专利技术提供的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，通过纳米压印技术，利用模板复制法一步制备，制备方法属于典型的“自上而下”的纳米加工技术，具有良好的准确性和结构的完整性，且能够根据模板和压印参数的调节，设计制备不同结构和功能的薄膜，进而满足不同的需求；
[0021]2)本专利技术提供的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜，在实际应用中，下表面的凹槽结构直接用于心肌细胞的培养，诱导其取向生长；上表面的纳米级的六方孔结构，使其具有鲜艳的结构色和特征反射峰，能够随着心肌细胞的收缩发生相应的改变，用于心肌细胞的可视化传感；
[0022]3)由于石墨烯良好的导电性，取向生长的心肌细胞能够快速恢复其自主搏动的功能；
[0023]4)本专利技术提供的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备工艺简单、结构准确可控、重复性好，解决了传统的各向异性结构薄膜制备方法复杂、结构有缺陷等问题，在生物医学领域具有广泛的应用前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备示意图。
[0025]图2为本专利技术的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的电镜图；其中，a为凹槽的电镜图，b为圆柱模板的电镜图，c为有序纳米级孔洞的电镜图，d为c的放大图像。
[0026]图3为本专利技术的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜用于心肌细胞取向生长的共聚焦
图像；其中，a为对照组，b为实验组。
具体实施方式
[0027]为了使本领域
人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0028]下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本
常规试剂、方法和设备。
[0029]本专利技术提供了一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0030]1)制备掺杂石墨烯的聚合物薄膜：选取热塑性聚合物配置成一定浓度的预凝胶溶液，利用旋涂法和溶剂挥发法将该预凝胶溶液制备成表面均匀的薄膜，之后将该薄膜表面修饰聚多巴胺，并黏附氧化石墨烯，最后用氢碘酸将氧化石墨烯还原，获得掺杂石墨烯的聚合物薄膜；
[0031]2)制备纳米压印的各向异性石墨烯薄膜：利用两块具有微米级凹槽和纳米级圆柱的PDMS正模板将步骤1)制备的掺杂石墨烯的聚合物薄膜夹在中间，形成“三明治”模型，采用纳米压印仪一步法获得纳米压印的各向异性石墨烯薄膜。
[0032]进一步地，所述热塑性聚合物为硝酸纤维素(NC)或聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种。
[0033]进一步地，所述预凝胶溶液使用丙酮或N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)配置。
[0034]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)制备掺杂石墨烯的聚合物薄膜：选取热塑性聚合物配置成一定浓度的预凝胶溶液，利用旋涂法和溶剂挥发法将该预凝胶溶液制备成表面均匀的薄膜，之后在该薄膜表面修饰聚多巴胺并黏附氧化石墨烯，然后用氢碘酸将氧化石墨烯还原，获得掺杂石墨烯的聚合物薄膜；2)制备纳米压印的各向异性石墨烯薄膜：利用两块PDMS正模板将步骤1)制备的掺杂石墨烯的聚合物薄膜夹在中间，形成“三明治”模型，采用纳米压印仪一步法获得纳米压印的各向异性石墨烯薄膜。2.根据权利要求1所述的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述热塑性聚合物为硝酸纤维素NC或聚偏氟乙烯PVDF中的一种。3.根据权利要求1所述的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的预凝胶溶液使用丙酮或N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF配置。4.根据权利要求1所述的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述预凝胶溶液的浓度为7wt％。5.根据权利要求1所述的纳米压印的各向异性石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中，薄膜表面修饰聚多巴胺采用的聚多巴胺浓度为2wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵远锦，邵长敏，池俊杰，商珞然，王月桐，
申请(专利权)人：国科温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：