[发明专利]一种微纳有序阵列结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微纳有序阵列结构及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：A)将单层胶体粒子膜组装在嵌段共聚物薄膜的表面，所述嵌段共聚物能发生相分离；B)以组装的胶体粒子为掩模板，通过刻蚀除去未被胶体粒子遮挡的嵌段共聚物；C)将刻蚀后嵌段共聚物薄膜表面的胶体粒子去除，得到具有微纳有序阵列结构的基底。本发明提供的方法能够制得具有微纳有序阵列结构的基底，该微纳有序阵列结构具有较高的分辨率，因而在生物检测、细胞行为研究、微电子等领域有着良好的应用前景。该方法简单，易于操作，易于实现，具有很好的可重复性。

技术领域

本发明涉及表面图案化领域，尤其涉及一种微纳有序阵列结构及其制备方法。

背景技术

多尺度有序的纳米结构近些年来受到科研工作者的广泛关注，由于其同时具备纳米级尺度和微米级/亚微米级尺度的有序结构，因而在生物检测、细胞铺展、分化、增殖行为的研究、生物传感器、生物芯片、微电子器件，以及超疏水超亲水表面构筑上表现出了其独特的优势。在大尺度有序的图案化微区内引入更加细节化的纳米图案化结构有利于更好的调控在每一个小微区内的行为。如在生物领域，通过微米尺度的有序结构有利于我们研究单个细胞的生长粘附行为，同时每个微区内的纳米点阵可以让我们更精细地调节图案化中细胞外因子的种类、取向、密度、有序度等，为更好的掌握细胞行为和胞外因子之间的关系提供了非常良好的平台(Nano Lett.2015,15,1457；Nano Lett.2014,14,5539；NanoLett.2013 13,5619；)，也使得我们可以通过表面修饰来控制细胞行为(ACS Nano,2012,6,7227)。由于其尺寸和很多生物大分子匹配，纳米尺度的有序结构还有助于我们在分子水平上控制一些生物大分子取向(Angew Chem.Int.Ed.Engl.2008,47,9618)，如可避免蛋白质活性中心的被掩埋而失活，有利于其在生物传感器制备、生物芯片等领域的实际应用。

目前人们已经尝试一些不同的方法来构筑多尺度微纳有序结构，例如通过嵌段共聚物薄膜的去润湿虽然可以构筑多级结构，但是去润湿形成的岛状结构往往大小并不均一(Macromolecules 2012,45,1492)。Park提出了控制去润湿的方法来制备微纳结构，得到了微纳尺度同时有序的结构(Advanced Materials 2008,20,522)，然而微米尺度通常都在十微米以上。在众多方法中，最简单直接的方法是将嵌段共聚物自组装胶束溶液和纳米压印相结合，然而在纳米压印过程中受到墨水扩散等的限制，压印后的图案化精度不高，同时由于方法本身的限制，在每个微区内难以形成规整的阵列结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微纳有序阵列结构及其制备方法，本发明提供的制备方法能够制得微纳有序阵列结构，且该阵列结构在生物领域有广泛的应用。

本发明提供了一种微纳有序阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

A)将单层胶体粒子膜组装在嵌段共聚物薄膜的表面，所述嵌段共聚物能发生相分离；

B)以组装的胶体粒子为掩模板，通过刻蚀除去未被胶体粒子遮挡的嵌段共聚物；

C)将刻蚀后嵌段共聚物薄膜表面的胶体粒子去除，得到具有微纳有序阵列结构的基底。

优选地，所述步骤A)中的单层胶体粒子膜按照以下方法制得：

将胶体粒子的分散液、水和含有表面活性剂的水溶液进行组装，得到单层胶体粒子膜。

优选地，所述步骤A)具体为：

嵌段共聚物薄膜表面疏水，采用等离子体对嵌段共聚物薄膜进行处理，然后再与所述单层胶体粒子膜组装，得到组装的胶体粒子。

优选地，所述步骤A)具体为：

嵌段共聚物薄膜表面亲水，直接与所述单层胶体粒子膜组装，得到组装的胶体粒子。