[發明專利]一種生物蛋白膜表面圖案化制作方法

有效

• 申請號: 201911214443.X
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110941139B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 陶虎;周志濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明公開了一種生物蛋白膜表面圖案化制作方法，該方法包括以下步驟：S1.制備超材料陣列；S2.制備生物蛋白膜；S3.將所述超材料陣列與所述生物蛋白膜接觸，通過電磁波對所述超材料陣列進行輻射；S4.移動所述生物蛋白膜，在所述生物蛋白膜表面進行圖案直寫；S5.通過顯影液對所述生物蛋白膜進行顯影。本發明不需要掩膜版，可以直接通過超材料陣列對生物蛋白膜進行加工，操作簡便；本發明中經圖案直寫的生物蛋白膜的分辨率與超材料陣列間隙尺寸有關，可以達到納米級分辨率，分辨率較高；本發明中的超材料陣列具有多個基元結構，該基元結構可以作為光刻直寫頭，使得多個光刻直寫頭可以同步工作，直寫效率較高。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及一種生物蛋白膜表面圖案化制作方法。

背景技術

蛋白質是構成生命體的最小活性單位，即最基本的生命形式。在生命發育的不同階段，蛋白質的種類和構成不一樣；在不同組織中，細胞表達的蛋白質差異很大。基因是遺傳功能單位，指令合成蛋白質。基因突變，其表達產物——蛋白質必須隨之發生異常，任何疾病的發生和發展都會首先在蛋白質水平上表達出來。因此，在蛋白質層次上探討生命活動規律，研究疾病發生的機理，不僅對于認識生命現象，而且對疾病的早期準確診斷，都有重要意義。

一些生物蛋白，例如蛛絲蛋白、蠶絲蛋白等，其水溶解特性主要由其二級結構的組成決定，其二級結構主要包括無規卷曲(random coil)、α螺旋(α-helix)和β折疊(β-sheet)，三者在水中的溶解性逐步遞減。生物蛋白在外界電場作用下，作用區域中β折疊的組分比例會增大，從而在水溶液環境下形成穩定的生物蛋白微納結構。因此，可以通過施加外界電場誘導生物蛋白構象發生改變以實現生物蛋白的圖案化。然而，通過上述方法使生物蛋白實現圖案化的方法尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物蛋白膜表面圖案化制作方法，該方法利用生物蛋白在外界電場作用下構象會發生轉變的原理，通過超材料陣列間隙中的強電場誘導生物蛋白膜發生構象轉變(例如由無定型態轉變為結晶態或發生碳化)，從而使電場作用區域中的生物蛋白膜發生交聯，通過移動生物蛋白膜，實現在生物蛋白膜表面進行圖案直寫，并通過顯影液實現生物蛋白膜表面圖案化。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種生物蛋白膜表面圖案化制作方法，該方法包括以下步驟：

S1.制備超材料陣列；

S2.制備生物蛋白膜；

S3.將所述超材料陣列與所述生物蛋白膜接觸，通過電磁波對所述超材料陣列進行輻射；

S4.移動所述生物蛋白膜，在所述生物蛋白膜表面進行圖案直寫；

S5.通過顯影液對所述生物蛋白膜進行顯影。

優選的，所述步驟S1包括以下步驟：

S11.準備基底材料，在所述基底材料上形成絕緣層；

S12.在所述絕緣層的一表面光刻并刻蝕形成腐蝕窗口；

S13.在所述絕緣層的另一表面通過電子束蒸發金屬材料；

S14.對蒸發有所述金屬材料的基底材料進行光刻、刻蝕，形成超材料陣列；

S15.采用腐蝕液從所述腐蝕窗口釋放所述超材料陣列。

優選的，所述基底材料為硅片；

所述絕緣層為氮化硅層或二氧化硅層，其通過低溫化學氣相沉積法形成，預應力為50MPa-200MPa，厚度為100nm-5000nm；

所述金屬材料選自Cr/Au、Ti/Au、TiW/Au、Ti/Cu、TiW/Cu、Ag和Al中的一種，其厚度為1nm/10nm–500nm/5000nm；