一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列及其制备方法和应用，制备方法为：步骤一、将石墨烯溶液滴加在微针模板孔洞中，并使其成胶；步骤二、对成胶的石墨烯进行冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶；步骤三、加入水凝胶预凝胶覆盖在微针模板孔洞内石墨烯气凝胶上，固化得到水凝胶；步骤四、将疏水处理过的二氧化硅纳米粒子分散在基底材料预聚物中；步骤五、将疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液添加到微针模板中，覆盖水凝胶针尖，固化形成基底，脱模后即得到异相浸润性微针阵列。本发明专利技术提供的制备方法创新性强、集成性高、均一性好、适合工业化量产，所制备的微针阵列实用性强、功能性高、稳定性好、在生化检测和分析领域前景广阔。域前景广阔。域前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于微纳加工与制造
，涉及一种微针阵列，尤其涉及一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]微针阵列是指长度在100
‑
1500微米之间的针状微结构有序排列所形成的阵列，其能够以无痛非侵入式的方式穿透组织，从而构建外界与组织之间的通道。随着微纳制造加工工艺的进步，具有不同形貌的微针阵列(如圆锥形、方锥形以及空心结构)都可以借助激光刻蚀、光刻、3D打印等手段被制备出来。大体上来讲，微针阵列可分成四类，即固体微针、涂层微针、可溶性微针和水凝胶微针，分别用于满足不同的应用需求。通过在微针阵列上装载药物分子、抗菌活性物质以及细胞等治疗性功能分子，微针阵列可以通过经皮给药的方式进行治疗。基于上述特性，微针阵列已经在美容、药物递送、疾病治疗、及干细胞疗法等诸多传统或前沿领域得到了应用推广。近些年来，通过结合先进的检测手段，微针阵列在生物标记物检测领域也展现出巨大的应用潜力。
[0003]作为生化分析与检测领域中迅速发展起来的一项高新技术，微阵列型生物芯片主要通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析单元，以实现对生物组分的准确、快速、大信息量的检测。它能高效并行检测数以万计的生物分子相互作用，在临床诊断分析中占据着极其重要的地位。微阵列芯片的制备方法是将不同的探针分子固定到同一基片的不同位置上，并排列成有序的点阵。这样，每一种探针分子都拥有一个特定的坐标编码。检测时先将固定有探针分子的基片与临床待测样本接触，然后通过荧光检测方法确定靶分子存在与否，靶分子的种类通过坐标确定。微阵列芯片的特点是可以在几厘米的基片上固定数以万计的探针分子对生物分子进行并行检测，使巨大数目的生物分子信息获取成为可能。此外，生物芯片技术还极大地减少了多元分析中样本和试剂的用量，降低了检测成本。该技术已成功地被美国Affymax等公司商业化。总体而言，微阵列型生物芯片技术由于其高通量、微型化及自动化等优点已经成为当代临床诊断分析最有效的手段之一。但是，目前现有的微针阵列存在吸附性能有限，从而导致在应用中稳定性差、实用性差等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列及其制备方法和应用，其主要特征为该制备方法综合了自组装、光刻膜及模板复制等微纳加工技术，所得到的微针阵列的针尖和基底具有不同的浸润性，且针尖包裹有石墨烯气凝胶。这种制备方法具有高集成性和均一性，适合推广化生产；所制备的微针阵列具有优良的吸附特性，有利于核酸、蛋白等生物标记物的捕获和检测分析，具有良好的稳定性和实用性，前景广阔。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方
法，具有这样的特征：包括以下步骤：
[0006]步骤一、将石墨烯溶液滴加在微针模板孔洞的下部，再滴加氯化钙溶液，使石墨烯成胶；
[0007]步骤二、对成胶的石墨烯进行冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶；
[0008]步骤三、加入水凝胶预凝胶覆盖在微针模板孔洞内石墨烯气凝胶的上方，固化得到水凝胶；
[0009]步骤四、将疏水处理过的二氧化硅纳米粒子分散在基底材料预聚物中，得到疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液；
[0010]步骤五、将疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液添加到微针模板中，使其覆盖水凝胶针尖，固化形成基底，脱模后即得到异相浸润性微针阵列。
[0011]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，所述石墨烯溶液的浓度为20mg/mL；氯化钙溶液的质量分数为10％；石墨烯溶液与氯化钙溶液的体积比为1∶1。
[0012]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，冷冻干燥方法为先在
‑
80℃过夜冷冻或者液氮速冻，随后于
‑
40℃以下进行冷冻干燥过夜。
[0013]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤三中，所述水凝胶预凝胶为甲基丙烯酸酯明胶、聚乙二醇双丙烯酸酯、甲基化透明质酸、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基化海藻酸中的一种或多种；水凝胶预凝胶的固化方式为紫外光诱发固化，且水凝胶预凝胶中混有体积分数为1％的光交联剂。
[0014]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，所述二氧化硅纳米粒子疏水处理的方式为：十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰。
[0015]具体的为：将二氧化硅纳米粒子的乙醇溶液与十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷共同搅拌4小时，二氧化硅纳米粒子与十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷的用量比为40mg∶2μL。
[0016]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，所述基底材料预聚物为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；疏水处理过的二氧化硅纳米粒子分散在基底材料预聚物中的方法为：对分散在乙醇中的二氧化硅纳米粒子进行疏水处理，然后置换到基底材料预聚物中，得到疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液；疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液中，二氧化硅纳米粒子的质量分数为40％。
[0017]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤五中，所述疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液的固化方式为紫外光照射，且疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液中混有体积分数为1％的光交联剂。
[0018]进一步，本专利技术提供一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，还可
以具有这样的特征：其中，步骤一中，滴加石墨烯溶液后，使其充分填充微针模板孔洞，然后吸走孔洞以外的石墨烯溶液；
[0019]步骤三中，加入水凝胶预凝胶后，使其充分填充微针模板孔洞并和石墨烯气凝胶充分接触，然后吸走孔洞以外的水凝胶预凝胶；
[0020]填充模板孔洞的方法为真空处理或离心。
[0021]本专利技术还提供上述制备方法制得的具有吸附功能的异相浸润性微针阵列。异相浸润性微针阵列的针尖为圆锥形，针尖高度为300
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1000微米，针尖底部直径为200
‑
750微米，针与针间距为200
‑
750微米。
[0022]本专利技术还提供上述具有吸附功能的异相浸润性微针阵列在生化分析与检测中的应用。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]一、本专利技术开发的一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列，针尖具有亲水性，基底具有疏水性，有利于液体在针尖的富集并能有效消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将石墨烯溶液滴加在微针模板孔洞的下部，再滴加氯化钙溶液，使石墨烯成胶；步骤二、对成胶的石墨烯进行冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶；步骤三、加入水凝胶预凝胶覆盖在微针模板孔洞内石墨烯气凝胶的上方，固化得到水凝胶；步骤四、将疏水处理过的二氧化硅纳米粒子分散在基底材料预聚物中，得到疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液；步骤五、将疏水二氧化硅纳米粒子基底材料预聚物溶液添加到微针模板中，使其覆盖水凝胶针尖，固化形成基底，脱模后即得到异相浸润性微针阵列。2.根据权利要求1所述的具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，其特征在于：其中，步骤一中，所述石墨烯溶液的浓度为20mg/mL；氯化钙溶液的质量分数为10％；石墨烯溶液与氯化钙溶液的体积比为1∶1。3.根据权利要求1所述的具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，其特征在于：其中，步骤二中，冷冻干燥方法为先在
‑
80℃过夜冷冻或者液氮速冻，随后于
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40℃以下进行冷冻干燥过夜。4.根据权利要求1所述的具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，其特征在于：其中，步骤三中，所述水凝胶预凝胶为甲基丙烯酸酯明胶、聚乙二醇双丙烯酸酯、甲基化透明质酸、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基化海藻酸中的一种或多种；水凝胶预凝胶的固化方式为紫外光诱发固化，且水凝胶预凝胶中混有体积分数为1％的光交联剂。5.根据权利要求1所述的具有吸附功能的异相浸润性微针阵列的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵远锦，张筱萱，景麒彦，刘睿，张大淦，
申请(专利权)人：南京鼓楼医院，
类型：发明
国别省市：