[發明專利]一種基于掃描電鏡微操控系統的原子力顯微鏡探針修飾方法

有效

• 申請號: 202010411303.8
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111505345B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 馬建立;李姮;孫偉皓;于潔;吳成偉;張偉;韓嘯;馬國軍;呂永濤
• 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: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種基于掃描電鏡微操控系統的原子力顯微鏡探針修飾方法，屬于原子力顯微鏡的測量技術領域，包括以下步驟：準備待修飾的納米顆粒；準備修飾過程中需要的膠水；準備探針；準備掃描電鏡工作艙；采用掃描電鏡微操控系統進行探針修飾；干燥探針。本發明的修飾過程可視，能選取特定尺寸和分散狀態的納米顆粒對待修飾探針進行修飾，實現修飾納米顆粒狀態可控；其次，可視操作能夠明確修飾位置，將納米顆粒精確修飾至待修飾探針針尖處，避免了“先修飾后觀察”的現象，提高了探針的修飾效率。本發明操作簡單易行，修飾成功率高，所得探針與顆粒間具有足夠的強度用于原子力測試。

技術領域

本發明屬于原子力顯微鏡的測量技術領域，具體涉及一種基于掃描電鏡微操控系統的原子力顯微鏡探針修飾方法。

背景技術

材料和納米技術快速發展，推動納米材料的應用領域不斷擴寬。納米顆粒以其獨特的表面效應、尺寸效應、功能化基團以及優異的磁學、熱學、電學等物理性質，在生物醫藥領域具有廣闊的應用前景，如靶向藥物運輸、磁感應熱療、核磁共振成像、生物檢測等。

研究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在生命體體內的作用機制，更好地實現其靶向、治療、成像等應用。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，由于探針針尖曲率半徑為納米級，修飾過程不易觀察，通常采用“先修飾后觀察”的操作方法，使得針尖修飾效率和成功率低。此外，由于針尖表面積有限且納米顆粒的分散性難以保證，無法修飾單分散的納米顆粒精確附著于針尖處，影響后續成像質量與力曲線的測試。基于此，本發明提出一種簡單的原子力顯微鏡探針修飾方法，基于可視化掃描電鏡微操控系統，實現納米顆粒的尺寸和分散狀態可選擇，控制納米顆粒精確修飾于探針針尖處，大大提高了探針修飾效率和成功率，保證了后續實驗結果的準確性和可靠性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于可視化掃描電鏡微操控系統的原子力顯微鏡探針修飾方法：在電鏡成像可視的基礎下，利用掃描電鏡自身搭載的可移動樣品臺與操控懸臂，通過控制樣品臺和操作懸臂的三維方向移動，實現兩枚操作探針對膠水和納米顆粒的拾取，并先后將膠水和納米顆粒與待修飾探針針尖接觸，實現對探針的修飾。該法操作簡單易行，保證了探針修飾的準確性和高效性，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：

一種基于掃描電鏡微操控系統的原子力顯微鏡探針修飾方法，基于掃描電鏡工作艙實現，包括以下步驟：

第一步，準備待修飾的納米顆粒

(1)室溫下，將納米顆粒8加入分散劑中，超聲分散處理5-60min，得到納米顆粒分散液。其中，每10mL分散劑對應1-100μg納米顆粒8；所述的分散劑為甲醇、無水乙醇、正己烷、二氯甲烷或丙酮。

(2)將納米顆粒分散液滴加至硅片B14上，待分散劑揮發后留下分散狀態的待修飾納米顆粒。將分散有納米顆粒的硅片B14用導電膠帶固定于支撐桿B11頂部的微平臺上。所述的支撐桿B11頂部的微平臺可順時針或逆時針旋轉0-90°，微平臺初始位置垂直于支撐桿B11放置。

第二步，將膠水9滴至另一塊硅片A13上，將硅片A13用導電膠帶固定于另一個支撐桿A10頂部的微平臺上。所述膠水為環氧樹脂膠、導電銀膠、導電金膠或導電碳粉膠。

第三步，準備探針