[发明专利]一种直立石墨烯材料及其制备方法和在外泌体捕获中的应用

说明书

本发明公开一种直立石墨烯材料及其制备方法和在捕获外泌体中的应用，该制备方法包括以下步骤：清洗并干燥基材；通过等离子体增强化学气相沉积，将碳原子沉积在基材上，形成直立石墨烯层，包括：将基材放入PECVD设备中，抽真空至达到真空度要求，对基材进行加热保温处理，通入一定量碳源气体和缓冲气体，腔体内保压，开启PECVD设备进行等离子体增强化学气相沉积，生长形成直立石墨烯层，停止加热，冷却至一定温度后取出；通过物理气相沉积在得到的直立石墨烯层表面形成纳米粒子层，最终得到直立石墨烯材料；和/或通过化学修饰在得到的直立石墨烯层上形成化学基团，最终得到直立石墨烯材料。

技术领域

本发明涉及直立石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种直立石墨烯材料及其制备方法和在外泌体捕获中的应用。

背景技术

外泌体(exosomes)是一类由细胞分泌到胞外的囊泡，最早由Pan和Johnstone在绵羊网织红细胞中发现并命名。随着研究的深入，人们发现包括血细胞、免疫细胞、癌细胞、干细胞等在内的几乎所有细胞都可以产生外泌体，所产生的外泌体不仅存在于细胞培养液中，也存在于血液、尿液、母乳、唾液、胸腔积液等体液中。外泌体包含大量跨膜蛋白质和胞内蛋白质，虽然不同细胞来源的外泌体的大部分蛋白质组成相近，但是也有少量蛋白质具有细胞特异性，能够反映分泌细胞的类型和病理生理条件。因此通过对外泌体进行蛋白质组学分析，可以获得有关来源细胞生理状态的重要信息。如何高效、高纯度地富集外泌体是实现其组学分析和功能研究的关键。然而外泌体体积小，密度低，加之在粒径与组成方面存在异质性，即使同种细胞产生的外泌体也有可能形态各异，给外泌体的提取带来巨大困难。如今已发展了多种基于外泌体尺寸、密度及免疫表型的提取方法，包括超速离心法、密度梯度离心法、聚合物沉淀法、超滤法、体积排阻色谱、免疫亲和法等。现有的外泌体提取方法存在耗时长、费用高、不易操作、提取效率不高等不足。为了弥补现有方法的不足，本发明提供了一种直立石墨烯材料及其制备方法和在捕获外泌体中的应用。该直立石墨烯材料具有三维立体纳米森林结构(如图1)，该结构使其表面积相对于平面结构增加了数百倍，这大大增加了对外泌体的捕获率。且外泌体提取更加快速、简单、高效，成本相较于传统方法更低廉。

发明内容

本发明提供一种直立石墨烯材料及其制备方法和在捕获外泌体中的应用。本发明中的直立石墨烯材料的表面积相对于平面结构增加了数百倍，大大增加了本材料对外泌体的捕获率。本发明中的直立石墨烯层数为3及以下层，为少层石墨烯，具有纯度高、耐化学性能优异、微观力学性能好、不易脱落等特点，其石墨烯花瓣尺寸可以控制在几十纳米到几百纳米之间，与外泌体基团的尺寸相接近，更易于捕获外泌体。

本发明的技术方案具体如下：

首先，本发明提供了一种直立石墨烯材料的制备方法，包括以下步骤：

清洗并干燥基材；

通过等离子体增强化学气相沉积，将碳原子沉积在基材上，形成直立石墨烯层，包括：

抽真空，使PECVD设备中真空度达到要求，

对基材进行加热保温处理，

通入一定量碳源气体和缓冲气体，腔体内保压，

开启PECVD设备进行等离子体增强化学气相沉积，生长形成直立石墨烯层，

停止加热，冷却至一定温度后取出；

通过物理气相沉积在得到的直立石墨烯层表面形成纳米粒子层，最终得到直立石墨烯材料；或通过化学修饰在得到的直立石墨烯层上形成化学基团，最终得到直立石墨烯材料。

进一步地，所述基材为石墨纸、碳纸、陶瓷、硅片、石英片、金属薄膜中的一种或多种。

进一步地，所述加热保温处理依次包括：在200-300℃保温10-20min；在700-800℃保温10-20min；在850-1200℃保温30-60min。