專利名稱：具有表面納米陣列的生物模擬材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物模擬材料及其制備方法，尤其涉及一種具有表面納米陣列的生物模擬材料及其制備方法。
背景技術：
材料科學是當今高新技術發(fā)展的前沿，而生物材料是材料科學的一個重要分支。近年來，隨著科學技術的不斷進步和大量人力物力的投入，這方面的研究取得了前所未有的發(fā)展。
所謂生物材料，通常具有兩層含義，從狹義上講生物材料是指能移植到生物體內(nèi)，并能發(fā)揮出與生物體原來的組織相同功能的材料，即生物組織替代材料。而廣義的生物材料目前認為包括以下三類材料(1)生物醫(yī)學材料，即用于與生物系統(tǒng)接合，以便診斷、治療機體的疾病或增進機體功能，以及修補或替換機體中的組織、器官等的材料。(2)生物模擬材料，即模擬生物體的機能設計制造而成的材料或工具設備，采用這類材料常常能徹底改變現(xiàn)有生產(chǎn)流程，實現(xiàn)高效率的分離、提純和能量轉換等。(3)仿生材料，通過對天然生物材料的結構、性能和生長機理的研究分析，而復制或制造出的性能接近或超過天然生物材料性能的材料。生物模擬材料是生物材料研究的一個方面。
納米技術研究也是當今最重要的高新技術之一，同時也是目前材料科學研究的一個熱點。著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在60年代就預言，如果對物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，物體就能得到大量的異乎尋常的特性。他所說的材料就是現(xiàn)在的納米材料。納米材料從根本上改變了材料的結構，為克服材料科學研究領域中長期未能解決的問題開辟了新途徑。
納米技術與生物模擬材料技術的結合為人類指出了一個新的研究方向，即研究具有表面納米陣列的生物材料。
化學修飾固體表面可以產(chǎn)生表面陣列，這種陣列能夠使許多分子與特定的功能單元識別。近來發(fā)展迅速的各種新的印刷術就可能是產(chǎn)生這種表面陣列的適合選擇，例如紫外印刷術(C.S.Dulcey，J.H.Georger，Jr.V.Krauthamer，D.A.Stenger，T.L.Fare，and J.M.Calvert，Science 252，551(1991))，離子印刷術(E.T.Ada，L.Hanley，S.Etchin，J.Melngailis，W.J.Dressick，M.S.Chen and J.M.Calvert.J.Vac.Sci.Technol.B 13，2189(1995))，微接觸印刷(Y.N.Xia andG.M.Whitesides，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.37，551(1998))及掃描探針印刷術(F.K.Perkins，E.A.Dobisz，S.L.Brandow，J.M.calvert，J.E.Kosakowski and C.R.K.Marrian，Appl.Phys.Lett.68，550(1996))等。
當前，納米科學的中心課題之一是發(fā)展簡單、快速的方法，固定具有某種特異識別功能的單個分子或分子聚集體，將其應用到眾多領域，諸如分子電子器件，傳感器設計，電化學或組織工程等。這樣，構造納米尺寸的陣列就對上述幾種印刷技術產(chǎn)生了更高的要求，同時也要求材料的性質(zhì)能夠被可控地修飾。
其中，紫外印刷術、離子印刷術、微接觸印刷等主要是用來構造幾個或幾十個微米尺寸的陣列，很難構造出納米尺寸的陣列。而掃描探針技術盡管能夠精確地沉積和操作原子和分子，但是受限于速度太慢及很難與傳統(tǒng)構造技術結合等原因，致使其應用范圍太窄。
從印刷術的角度來看，電子束刻蝕是構造納米尺寸陣列的一個合適的選擇，這主要是因為它的波長(小于0.1納米)比紫外-可見光刻蝕所用波長低好幾個數(shù)量級，可以聚焦到非常小的點(小于1納米)，這樣電子束印刷術能夠產(chǎn)生精確排列的陣列，并且很容易結合其它的技術應用，使得電子束印刷術成為一種非常有用的工具。
適合構造表面納米陣列的材料是自組裝單層。自組裝單層是瞬間、高度有序的共價結合到金屬表面的有機分子膜，典型的膜厚為1-2納米，分子間距是1-0.5納米。經(jīng)過某種修飾的自組裝單層能夠鍵合到貴金屬，半導體，氧化物等的表面。它們的吸附改變了材料的表面性質(zhì)，諸如潤濕、腐蝕、潤滑及吸附等。
在生物應用方面，特別是生物模擬材料方面，自組裝單層經(jīng)常被用作將細胞和蛋白質(zhì)耦合到表面的交聯(lián)劑。目前，已經(jīng)有許多技術被用來制作具有陣列結構的自組裝單層，這其中將電子束印刷術與自組裝單層相結合是最受關注的方法之一。德國海德堡大學M.Grunze等(Advanced Materials，12，805-808，2000；Advanced Materials，13，806-809，2001；J.Vac.Sci.Technol.B 19，2732-2735，2001)將電子束印刷術與一類新的硫醇自組裝單層相結合，構造出了納米尺寸的陣列，為電子束印刷術的進一步應用做出了貢獻。
固體表面的生物有機修飾涉及生物傳感器、微流動的細胞篩選體系、組織工程和納米科學技術的基礎研究和應用。而細胞膜與各種生物分子的相互作用是許多重要生物過程的基礎，包括分子識別、細胞吸附、信號傳遞、酶的催化反應等。同時使用微陣列的生物功能化材料能夠組織和控制細胞在表面上的吸附及生長。故而研究固體支撐類脂膜(雙層或單層)對于生物材料的研究是非常重要的，它們使無機固體材料(如半導體，鍍金底物及光電器件等)和高分子材料生物功能化，在不變性的條件下為固定蛋白質(zhì)(如荷爾蒙受體及抗體)提供了天然的環(huán)境。同時也允許在導體上制備鑲嵌受體的超薄、高電阻膜，用于以配體結合的光電檢測為基礎的生物傳感器設計。固體支撐的類脂-蛋白質(zhì)復合膜在許多方面有重要的應用包括生物分子分離，藥物輸送，生物傳感器的設計，生物分子催化等。此外，固體支撐類脂膜也提供了調(diào)節(jié)細胞行為的生物功能化表面。
構造固體支撐類脂膜(包括磷脂膜)的常用方法有兩種，即單層轉移，也即Langmuir-Blodgett技術和囊泡鋪展技術(E.Sackmann，Science 271(1996)43-48)。對于單層轉移主要有兩個限制(1)熱力學及動力學的不穩(wěn)定性使其缺少長期穩(wěn)定性。(2)轉移方法要求支撐底物是平面的，這就對許多重要的應用(如酶的催化等)不能提供足夠大的表面。而囊泡鋪展的方法同樣存在缺陷太多、穩(wěn)定性不好及操作比較復雜等缺點。
至今還沒有關于固體支撐類脂膜(磷脂膜)的具有表面納米陣列生物模擬材料方面的披露。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題本發(fā)明目的在于構造出了具有表面納米陣列的生物模擬材料，即具有表面納米陣列的固體支撐磷脂膜。
本發(fā)明的技術方案本發(fā)明的一個方面，提供了一種具有表面納米陣列的生物模擬材料，該材料包括基底；與基底接合的一個自組裝單層；以及與自組裝單層接合的磷脂層。
進一步，上述生物模擬材料中磷脂層的磷脂選自下列物質(zhì)組成的組頭部基團為羧基或羥基的磷脂，即雙烷?；字峄螂p烷?；字碱?，如雙十二烷酰磷脂酸、雙十四烷酰磷脂酸、雙十六烷酰磷脂酸、雙十八烷酰磷脂酸、雙月桂酰磷脂酰甘油、雙十四烷酰磷脂酰甘油、雙十六烷酰磷脂酰甘油、雙十八烷酰磷脂酰甘油；頭部基團為氨基的磷脂，如雙月桂酰磷脂酰乙醇胺、雙十四烷酰磷脂酰乙醇胺、雙十六烷酰磷脂酰乙醇胺、雙十八烷酰磷脂酰乙醇胺。
本發(fā)明的另一方面，提供了一種具有表面納米陣列的生物模擬材料的制備方法，包括以下步驟a.將一基底浸入含有硝基的硫醇溶液，在該基底上形成含有硝基的自組裝單層；b.用電子束通過一掩模照射該基底層的自組裝單層，使該自組裝單層中的硝基選擇性地還原為氨基，形成具有納米陣列的固體底物；以及c.將磷脂與上述氨基結合，選擇性地固定到該固體底物上。
上述方法中的基底可以用以下方法制備，包括如下步驟a.將硅片在真空下沉積一層厚度為2-10納米的鈦或者鎘；b.在該鈦或者鎘層上進一步沉積一層厚度為50-500納米的金。
同時，本發(fā)明提供了一種分子水平的生物材料印刷方法，包括如下步驟a.將一基底浸入含有硝基的硫醇溶液，在所述基底上形成含有硝基的自組裝單層；b.用電子束通過一掩模照射所述基底層的自組裝單層，使所述自組裝單層中的硝基選擇性地還原為氨基，形成具有納米陣列的固體底物；以及
c.將磷脂與所述氨基結合，選擇性地固定到所述固體底物上。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明首次將電子束印刷技術與固體支撐類脂膜相結合，獲得具有表面納米陣列的固體支撐類脂膜。
本發(fā)明采用化學合成的方法，將磷脂與納米陣列接合，同時提供了一種分子水平的生物材料印刷技術，具有開創(chuàng)性的意義。
將磷脂通過化學方法接合到固體底物上形成高度緊密的單層，可以提高膜的穩(wěn)定性，減少膜的缺陷，這一點在生物膜模擬的應用中也具有很好的應用前景。


圖1是本發(fā)明方法中制備鍍金硅片的示意圖；圖2是本發(fā)明中自組裝單層的制備示意圖；圖3圖示說明利用電子束印刷技術制備表面陣列；圖4a圖示說明磷脂接合方法I。
圖4b圖示說明磷脂接合方法II。
圖4c1、圖4c2圖示說明磷脂接合方法III。
圖4d圖示說明磷脂接合方法IV；圖5a是本發(fā)明的一個實施例的具有表面納米陣列材料接磷脂前的原子力顯微鏡照片；
圖5b是本發(fā)明的一個實施例的具有表面納米陣列材料接磷脂后的原子力顯微鏡照片；圖6a是本發(fā)明的一個實施例的具有表面納米陣列材料接磷脂前的X射線光電子能譜圖；以及圖6b是本發(fā)明的一個實施例的具有表面納米陣列材料接磷脂后的X射線光電子能譜圖。
具體實施例方式
在下文結合附圖與具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，以便于本領域技術人員理解和實施本發(fā)明，并進一步認識本發(fā)明的優(yōu)點。
基底的制備對于本發(fā)明的表面生物模擬材料，基底可以使用無機固體材料，如半導體硅、鍺，鍍金底物及光電器件等或者高分子材料，需要基底適合與自組裝層接合，其可以具有平面或者曲面的表面。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個實施例中，采用硅片上沉積金屬層，如金、鉑、鈦、鎘等，以便于與自組裝層的連接。本發(fā)明另一實施例的一種基底上，包括一層厚度為3～10納米的鈦或者鎘，和一層厚度為20-500納米的金。
在本發(fā)明的實施例中，該金屬有兩層，包括鍍鈦層和鍍金層。其中這兩層金屬可以是一種金屬的一層，也可以是兩種金屬的兩層或更多。作為選擇，也可以在基底上沉積穩(wěn)定的高分子材料如含硅的聚合材料(聚硅氧烷等)。
自組裝層及其制備如圖2所示，使用N-乙酰半胱氨酸、硫醇等，優(yōu)選使用含有硝基的硫醇如4’-硝基-1，1’-聯(lián)苯-4’-硫醇或類似物處理基底，獲得自組裝層。
在本發(fā)明的實施例中，該含有硝基的硫醇溶液為0.01～10毫摩爾每升的4’-硝基-1，1’-聯(lián)苯-4’-硫醇的乙醇溶液。并且該化學反應為利用二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)或羰基二咪唑(CDI)，使頭部基團為羧基或羥基的磷脂與該氨基發(fā)生縮合發(fā)應；或者該化學反應為利用二酸酐將氨基轉化為羧基，然后使用三氟乙酸酐和三乙胺將表面羧基轉化為酸酐或者直接使用上述的脫水劑，與頭部基團為氨基的磷脂溶液反應；或者使用戊二醛將頭部基團為氨基的磷脂與表面氨基交聯(lián)。其中上述二酸酐為丁二酸酐。
表面納米陣列如圖3所示，使用低能電子束經(jīng)由一個掩模，使電子束選擇性處理含有硝基的自組裝單層，使得其中的硝基選擇性地被還原為氨基，構造出了具有表面納米陣列的固體底物。掩模的規(guī)格是多樣的，其不同圖形的選用，決定了表面納米陣列的排布特點，從而實現(xiàn)特定的印刷目的、或構建不同的功能材料。
生物材料的選擇性固定本發(fā)明采用化學合成的方法，將各種磷脂經(jīng)由不同的途徑固定到這種具有納米陣列的自組裝單層上，構造新穎的、具有表面納米陣列的生物模擬材料。通過此化學合成的方法，避免了物理吸附方法穩(wěn)定性、可控性差的缺點，使其具有更好的實際應用前景。
該化學反應是本領域技術人員所熟知的反應，例如取代反應、縮合反應等，可以是一步反應也可以是多步反應，其目的在于通過該反應，使基底上連接的自組裝層與磷脂連接在一起，使基底生物功能化或者說具有生物兼容性，從而制作出具有表面納米陣列的生物模擬材料。
本發(fā)明中所用的磷脂可以是頭部基團為羧基或羥基的磷脂，如雙烷?；字帷⒒螂p烷?；字碱?，包括DLPA(d雙十二烷酰磷脂酸)、DMPA(雙十四烷酰磷脂酸)、DPPA(雙十六烷酰磷脂酸)、DSPA(雙十八烷酰磷脂酸)、DLPG(雙月桂酰磷脂酰甘油)、DMPG(雙十四烷酰磷脂酰甘油)、DPPG(雙十六烷酰磷脂酰甘油)、DSPG(雙十八烷酰磷脂酰甘油)等；也可以是頭部基團為氨基的磷脂，包括DLPE(雙月桂酰磷脂酰乙醇胺)，DMPE(雙十四烷酰磷脂酰乙醇胺)，DPPE(雙十六烷酰磷脂酰乙醇胺)，DSPE(雙十八烷酰磷脂酰乙醇胺)等。
具體的合成方法有多種選擇，舉例介紹如下。
磷脂接合方法I如圖4a所示，頭部基團為羧基的磷脂，使用DCC偶聯(lián)。對于頭部基團為羧基或羥基的磷脂，即雙烷?；字峄螂p烷?；字碱悾鏒LPA(雙十二烷酰磷脂酸)，DMPA(雙十四烷酰磷脂酸)，DPPA(雙十六烷酰磷脂酸)，DSPA(雙十八烷酰磷脂酸)、DLPG(雙月桂酰磷脂酰甘油)、DMPG(雙十四烷酰磷脂酰甘油)、DPPG(雙十六烷酰磷脂酰甘油)、DSPG(雙十八烷酰磷脂酰甘油)等，直接利用脫水劑如DCC(二環(huán)己基碳二亞胺)或CDI(羰基二咪唑)等，將磷脂固定到納米陣列表面上。
磷脂接合方法II如圖4b所示，對頭部基團為氨基的磷脂，使用二酸酐及三氟乙酸酐反應。
頭部基團為氨基的磷脂，包括DLPE(雙月桂酰磷脂酰乙醇胺)，DMPE(雙十四烷酰磷脂酰乙醇胺)，DPPE(雙十六烷酰磷脂酰乙醇胺)，DSPE(雙十八烷酰磷脂酰乙醇胺)等。
首先將二酸酐(如丁二酸酐)及無水三乙胺溶于氯仿或二甲基甲酰胺中配為10-8～10-2摩爾每升的溶液，將具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入其中，室溫下反應1～5小時，然后將固體支撐膜轉入pH＝4.0～6.0的0.01～1摩爾每升磷酸鹽緩沖液中，劇烈振蕩多次，然后依次用水及氯仿等漂洗，氮氣吹干。接下來將固體支撐膜浸入10-8～10-2摩爾每升三氟乙酸酐和無水三乙胺的氯仿或二甲基甲酰胺混合溶液中，室溫下反應1～5小時，反應完畢用氯仿漂洗后立即轉入10-8～10-2摩爾每升磷脂的氯仿或二甲基甲酰胺溶液中，在室溫下反應2～8小時。反應完成后，取出，用氯仿等有機溶劑漂洗幾次，并超聲處理幾分鐘，保證沒有物理吸附的物質(zhì)殘留，氮氣吹干。
磷脂接合方法III如圖4c所示，頭部基團為氨基的磷脂，使用二酸及脫水劑反應。圖4c1圖示說明第一步的磷酯衍生物的制備；圖4c2圖示說明第二步，該磷酯衍生物與基底氨基反應。
對于頭部基團為氨基的磷脂，如DLPE，DMPE，DPPE，DSPE等，先將二酸(如丁二酸，戊二酸等)與脫水劑(如DCC，CDI等)以物質(zhì)的重量比為1∶2溶解在氯仿或二甲基甲酰胺中，在室溫下靜置反應1～5小時。將上述制得的具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入上述溶液中，在室溫下反應2～10小時。然后取出，用氯仿、二甲基甲酰胺等有機溶劑漂洗幾次，超聲處理，以清除物理吸附的殘留物質(zhì)，氮氣吹干。
磷脂接合方法IV如圖4d所示，對頭部為氨基的磷脂，使用戊二醛與底物交聯(lián)。
對于頭部基團為氨基的磷脂，如DLPE，DMPE，DPPE，DSPE等。將上面制得的具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入1～10％戊二醛異丙醇溶液中，在室溫下反應1～8小時。取出，異丙醇漂洗，立即浸入10-8～10-2摩爾每升磷脂的氯仿或二甲基甲酰胺溶液中，室溫下反應1～5小時。取出，在氯仿中漂洗幾次，超聲，氮氣吹干。
或者，使用戊二醛將磷脂與表面氨基交聯(lián)，將磷脂固定在基底的表面。
實施例1 表面納米陣列材料的制備在高真空條件下，在清潔的硅片(高純單晶硅)上首先沉積5納米厚的鈦、50納米厚的金。在105℃，將鍍金硅片浸在濃H2SO4與H2O2的混合溶液中清洗，氮氣吹干。然后將其浸入1.5毫摩爾每升的NBT乙醇溶液中，反應完畢后，依次用乙醇、氯仿等有機溶劑漂洗，氮氣吹干。使Leica LION LV 1電子束發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的低能電子束(300eV)通過“掩?！?40×40μm方格子陣列的銅網(wǎng)，方格子內(nèi)含直徑為2.3μm的圓孔)，將硝基選擇性的還原為氨基，獲得有機修飾的表面納米陣列材料，即具有表面納米陣列的固體支撐膜。
實施例2 表面納米陣列材料的制備在高真空條件下，在清潔的硅片上首先沉積8納米厚的鈦、100納米厚的金。在105℃，將鍍金硅片浸在濃H2SO4與H2O2的混合溶液中清洗，氮氣吹干。然后將其浸入0.01～10毫摩爾每升的NBT乙醇溶液中，反應完畢后，依次用乙醇、氯仿等有機溶劑漂洗，氮氣吹干。使Leica LION LV 1電子束發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的低能電子束(300eV)通過“掩?！?40×40μm方格子陣列的銅網(wǎng)，方格子內(nèi)含直徑為2.3μm的圓孔)，將硝基選擇性的還原為氨基(J.Vac.Sci.Technol.B 19，2732-2735，2001)，獲得有機修飾的表面納米陣列材料，即具有表面納米陣列的固體支撐膜。
實施例3 對于頭部基團為羧基的磷脂，采用方法I處理將上述實施例1制得的具有表面納米陣列的固體支撐膜，浸入10-4摩爾每升的DLPA(雙十二烷酰磷脂酸)及DCC(二環(huán)己基碳二亞胺)，并保持脫水劑過量，混合溶液中反應5小時。取出，用氯仿漂洗3次，并用超聲波處理2分鐘，保證沒有物理吸附的物質(zhì)殘留，氮氣吹干。反應后經(jīng)由X射線光電子能譜(XPS)檢測，發(fā)現(xiàn)鍵合能在134.8eV處有P(2p)峰出現(xiàn)，證明磷脂已經(jīng)鍵合到了表面上(參見圖6a、6b)。從原子力顯微鏡(AFM)圖像上，我們也可以發(fā)現(xiàn)反應的區(qū)域已經(jīng)與周圍有大約3納米的高度差，近似磷脂單分子層的厚度，這進一步表明磷脂已經(jīng)被移植到了膜表面(參見圖5a、5b)。
實施例4 對于頭部基團為羥基的磷脂，采用方法I處理將上述實施例1制得的具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入10-4摩爾每升的DLPG(雙月桂酰磷脂酰甘油)及DCC，并保持脫水劑過量，在混合溶液中反應6小時。取出，用氯仿漂洗3次，并用超聲波處理2分鐘，保證沒有物理吸附的物質(zhì)殘留，氮氣吹干。反應后經(jīng)由X射線光電子能譜(XPS)檢測，發(fā)現(xiàn)鍵合能在134.8eV處有p(2p)峰出現(xiàn)，證明磷脂已經(jīng)鍵合到了表面上(圖略)。從原子力顯微鏡(AFM)圖像上，也可以發(fā)現(xiàn)反應的區(qū)域已經(jīng)與周圍有大約3納米的高度差，近似磷脂單分子層的厚度，這進一步表明磷脂已經(jīng)被移植到了膜表面(圖略)。
實施例5 頭部基團為氨基的磷脂，方法II首先將丁二酸酐及無水三乙胺溶于氯仿中配為10-6摩爾每升的溶液，將實施例1或2制得的具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入其中，室溫下反應3小時，然后將實施例1或2的固體支撐膜轉入pH＝4的0.5摩爾每升磷酸鹽緩沖液中，劇烈的震蕩多次。之后，依次用水及氯仿漂洗，氮氣吹干。
接下來將固體支撐膜浸入10-5摩爾每升三氟乙酸酐和無水三乙胺的氯仿或二甲基甲酰胺混合溶液中，室溫下反應2小時，反應完畢用氯仿漂洗后立即轉入10-5摩爾每升的DLPE(雙月桂酰磷脂酰乙醇胺)的氯仿溶液中，在室溫下反應6小時。反應完成后，取出，用氯仿等有機溶劑漂洗幾次，并用超聲波處理4分鐘，保證沒有物理吸附的物質(zhì)殘留，氮氣吹干。
在此過程中，使用FT-IR光譜監(jiān)測酸酐與表面氨基的反應，發(fā)現(xiàn)反應后在～1700cm-1左右出現(xiàn)羰基吸收峰，表明?；呀?jīng)鍵合到了表面上。而與磷脂反應后，X射線光電子能譜結果發(fā)現(xiàn)鍵合能在134.8eV處有P(2p)峰出現(xiàn)，證明磷脂已經(jīng)建合到了固體表面上(圖略)。從原子力顯微鏡(AFM)圖像上，我們也可以發(fā)現(xiàn)反應的區(qū)域已經(jīng)與周圍有大約3納米的高度差，近似磷脂單分子層的厚度，這進一步表明磷脂已經(jīng)被移植到了膜表面(圖略)。
實施例6 頭部基團為氨基的磷脂，方法III先將丁二酸與CDI(脫水劑)以物質(zhì)的量比為1∶2溶解在氯仿中，在室溫下靜置反應4小時。將上面制得的具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入上述溶液中，在室溫下反應4小時。然后取出，用氯仿漂洗3次，超聲處理，以清除物理吸附的殘留物質(zhì)，氮氣吹干。反應后經(jīng)由XPS檢測，發(fā)現(xiàn)鍵合能在134.8eV處有P(2p)峰出現(xiàn)，證明磷脂已經(jīng)鍵合到了表面上。從AFM圖像上，我們也可以發(fā)現(xiàn)反應的區(qū)域已經(jīng)與周圍有大約3納米的高度差，近似磷脂單分子層的厚度，這進一步表明磷脂已經(jīng)被移植到了膜表面。
實施例7 頭部基團為氨基的磷脂，方法IV將實施例1或2制備的具有表面納米陣列的固體支撐膜浸入8戊二醛的異丙醇溶液中，在室溫下反應5小時。取出，異丙醇漂洗，立即浸入10-5摩爾每升磷脂的氯仿溶液中，室溫下反應5小時。取出，在氯仿中漂洗幾次，超聲處理，氮氣吹干。反應后經(jīng)由XPS檢測，發(fā)現(xiàn)鍵合能在138.6eV處有P(2p)峰出現(xiàn)，證明磷脂已經(jīng)鍵合到了表面上。從AFM圖像上，我們也可以發(fā)現(xiàn)反應的區(qū)域已經(jīng)與周圍有大約3納米的高度差，近似磷脂單分子層的厚度，這進一步表明磷脂已經(jīng)被移植到了膜表面。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實施例進行了說明，但是，對于本領域的技術人員來說，在不偏離本發(fā)明的精神和構思的情況下，本發(fā)明可以有各種更改、變化和等同替換。本發(fā)明的各種更改，變化，和等同替換由所附的權利要求書的內(nèi)容涵蓋。
權利要求
1.一種具有表面納米陣列的生物模擬材料，包括基底；與所述基底接合的一個自組裝單層；以及與所述自組裝單層接合的磷脂層。
2.根據(jù)權利要求1所述的表面納米陣列生物模擬材料，其中所述基底材料選自由半導體、鍍金底物、光電器件、或者高分子材料組成的組。
3.根據(jù)權利要求1所述的表面納米陣列生物模擬材料，其中所述基底是硅片上有鈦、或鎘層，以及所述鈦、或鎘層之上是金層。
4.根據(jù)權利要求1-3中任何一項權利要求所述的表面納米陣列生物模擬材料，其中所述磷脂層的磷脂是雙烷酰基磷脂酸、或雙烷酰基磷脂醇類。
5.根據(jù)權利要求4所述的表面納米陣列生物模擬材料，其中所述磷脂選自由雙十二烷酰磷脂酸、雙十四烷酰磷脂酸、雙十六烷酰磷脂酸、雙十八烷酰磷脂酸、雙月桂酰磷脂酰甘油、雙十四烷酰磷脂酰甘油、雙十六烷酰磷脂酰甘油、雙十八烷酰磷脂酰甘油組成的組。
6.根據(jù)權利要求1-3中任何一項權利要求所述的表面納米陣列生物模擬材料，其中所述磷脂層的磷脂是頭部基團為氨基的磷脂。
7.根據(jù)權利要求6所述的表面納米陣列生物模擬材料，其中所述的磷脂選自由雙月桂酰磷脂酰乙醇胺、雙十四烷酰磷脂酰乙醇胺、雙十六烷酰磷脂酰乙醇胺、雙十八烷酰磷脂酰乙醇胺組成的組。
8.一種具有表面納米陣列的生物模擬材料的制備方法，包括以下步驟a.將一基底浸入含有硝基的硫醇溶液，在所述基底上形成含有硝基的自組裝單層；b.用電子束通過一掩模照射所述基底的自組裝單層，使所述自組裝單層中的硝基選擇性地還原為氨基，形成具有納米陣列的固體底物；以及c.將磷脂與所述氨基結合，選擇性地固定到所述固體底物上。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述電子束的強度為20eV～200eV。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述基底的制備方法包括以下步驟a.將硅片在真空下沉積一層厚度為2-1 0納米的鈦或者鎘；b.在所述鈦或者鎘層上進一步沉積一層厚度為50-500納米的金。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述含有硝基的硫醇溶液為0.01～10毫摩爾每升的4’-硝基-1，1’-聯(lián)苯-4’-硫醇的乙醇溶液。
12.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述磷脂固定到所述固體底物是利用頭部基團為羧基、或羥基的磷脂與所述固體底物的氨基發(fā)生反應。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述磷脂固定到所述固體底物是使用二酸酐將所述底物上的氨基與一個羧基連接，然后使用三氟乙酸酐和三乙胺將另一個羧基轉化為酸酐，再與頭部基團為氨基的磷脂溶液反應。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述二酸酐為丁二酸酐。
15.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述磷脂固定到所述固體底物是使用二酸和脫水劑與頭部基團為氨基的磷脂溶液反應。
16.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述磷脂固定到所述固體底物是使用二醛將頭部基團為氨基的磷脂與基地表面氨基交聯(lián)。
17.一種分子水平的生物材料印刷方法，包括如下步驟a.將一基底浸入含有硝基的硫醇溶液，在所述基底上形成含有硝基的自組裝單層；b.用電子束通過一掩模照射所述基底層的自組裝單層，使所述自組裝單層中的硝基選擇性地還原為氨基，形成具有納米陣列的固體底物；以及c.將磷脂與所述氨基結合，選擇性地固定到所述固體底物上。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物模擬材料及其制備方法，特別涉及一種具有表面納米陣列的生物模擬材料及其制備方法。該材料包括基底、與該基底相連的一個自組裝單層、與該自組裝單層連接的磷脂層，其中該磷脂層使本發(fā)明具有納米陣列的材料具有生物兼容性。本發(fā)明首次將電子束印刷技術與固體支撐類脂膜相結合，獲得具有表面納米陣列的固體支撐類脂膜。本發(fā)明采用化學合成的方法，將磷脂與納米陣列接合，同時提供了一種分子水平的生物材料印刷技術，具有開創(chuàng)性的意義。
文檔編號A61L33/00GK1512181SQ0216002
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權日2002年12月30日
發(fā)明者李峻柏, 賀強, 阿明·格爾卓瑟, 米夏埃爾·格倫策, 爾 格倫策, 格爾卓瑟 申請人:中國科學院化學研究所