[發明專利]一種使用磁性納米顆粒修飾原子力顯微鏡探針的方法

有效

• 申請號: 201810033446.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108398578B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 張偉;李姮;馬建立;吳承偉;馬國軍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01Q60/38
• 分類號: G01Q60/38
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本發明屬于原子力顯微鏡的測量技術領域，提供一種使用磁性納米顆粒修飾原子力顯微鏡探針的方法，可以實現納米顆粒與細胞間相互作用的直接測試。該法利用納米級磁性顆粒與微米級碳球顆粒，將原子力顯微鏡V形微懸臂與平板探針置于顯微鏡下，通過滴加顆粒混合分散液、清洗、干燥等過程，得到修飾有磁性納米顆粒的V形“類錐形針尖”探針。本發明引入微米級碳球作為磁性納米顆粒的載體，簡化實驗操作，提高修飾效率，優化修飾效果，實現了對納米顆粒與細胞間相互作用的直接測試，為細胞對顆粒的攝取、顆粒與細胞間粘附力、細胞存活能力等研究提供進一步的實驗驗證。

技術領域

本發明屬于原子力顯微鏡的測量技術領域，涉及一種使用磁性納米顆粒修飾原子力顯微鏡探針的方法。

背景技術

磁感應熱療是一種通過磁性顆粒進入細胞在外加交變磁場的作用下產熱“燙死”癌細胞的物理治療手段，具有安全高效、生物相容性好、靶向性高且毒副作用小的特點。在磁感應熱療中使用納米級磁性顆粒能夠高效地“燙死”癌細胞而不損傷正常細胞，提高治療效果。

研究磁性納米顆粒與細胞間的相互作用力，有助于進一步明確納米顆粒的靶向攝取機理，更高效地實現癌細胞的靶向治療。目前研究納米顆粒與細胞的相互作用，通常選擇通過觀察諸如細胞粘附、生存能力、形態、代謝活動、氧化應激和粒子的吸收等特性，但上述特性僅能間接表示其作用關系。原子力顯微鏡(AFM)是一種先進的表面靈敏技術，能夠實時描繪出分子水平上的相互作用，使得對細胞粘附、生存、分化、攝取等過程的定量研究成為可能，在細胞力學方面有著廣泛應用。通過修飾有納米顆粒的AFM探針，可以直接定性和定量測量納米載體和細胞膜的作用，了解細胞攝取和細胞內納米顆粒的取向，AFM圖像同樣可以用來監測細胞表面動態變化的過程。

目前常用的探針修飾技術包括涂層法、膠粘法、噴霧法、溶液沉積法等，然而由于探針針尖曲率半徑為納米級，不易觀察，對針尖的修飾通常需要借助大型顯微觀察及操作設備，對實驗條件要求苛刻。同時，探針針尖表面積有限，上述方法無法保證單分散的納米顆粒精確地附著于針尖處，影響后續成像質量與力曲線的測試。并且，由于顆粒黏附強度有限，不能保證探針的使用強度和重復利用性。基于此，本發明提出一種簡單高效的原子力顯微鏡探針修飾方法，通過引入微米級碳球作為磁性納米顆粒的載體，增大顆粒與探針的接觸面積，使納米顆粒精確附著于探針最高點，提高顆粒的粘附率；以碳球構造“類錐形針尖”結構，提升修飾效率，簡化修飾過程。修飾得到的探針具有足夠的強度用于測試，能夠實現對納米顆粒-細胞相互作用的直接實時測試，為細胞對顆粒的攝取、顆粒與細胞間粘附力、細胞存活能力等研究提供進一步的實驗驗證。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種使用磁性納米顆粒修飾原子力顯微鏡探針的方法，采用V形微懸臂“類錐形針尖”結構修飾技術，根據流體力學中的圓柱繞流與卡門渦街現象，在V形微懸臂端部的分散液出現渦流，顆粒發生繞動并聚集，同時由于平板探針針尖的誘導作用，導致顆粒向下呈錐形聚集，在V形微懸臂端部形成“類錐形針尖”結構。利用磁性納米顆粒，以碳球為載體對AFM探針進行修飾。該法操作簡單、修飾效果好，使用該探針可以直接測試納米顆粒與細胞間的相互作用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種使用磁性納米顆粒修飾原子力顯微鏡探針的方法，包括以下步驟：

第一步，采用常規方法分別制備合成微米級碳球、磁性納米顆粒，微米級碳球的粒徑為0.5μm～10μm，磁性納米顆粒的粒徑為10nm～100nm。

所述的制備微米級碳球的常規方法包括微乳液法、水熱法、溶劑熱法或溶膠-凝膠法中的一種；所述的制備磁性納米顆粒的常規方法包括水熱法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、機械球磨法、物理氣相沉積法中的一種。所述的磁性納米顆粒包括鋅、鈷、鎳、錳、鉻、鋁、釓等元素中的一種或兩種及以上摻雜的鐵氧體。

第二步，配制微米級碳球-磁性納米顆粒的混合分散液