[发明专利]一种高度有序排列微球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微球自组装制备方法，就是通过多孔膜模板将单分散微球粒子固定在多孔膜表面实现微球高度有序排列的方法。

背景技术

由于具有较高的比表面积和表面易改性的优点，各种有机、无机微球在生物分子(如蛋白质等)微图案化中的应用越来越受到人们的重视[S.Brenner，M.Johnson，J.Bridgham，et al.，Nature Biotechnology 18，630-634(2000).]。生物分子通过物理或化学作用附着在微球表面，然后通过微球的图案化排列实现生物分子的微图案化，但是微球的图案化排列往往不容易实现。最广泛使用的微球图案化排列方法是模板法，[S.Brenner，M.Johnson，J.Bridgham，etal.，Nature Biotechnology 18，630-634(2000).N.E.Zander，J.A.Orticki，A.S.Karikari，T.E.Long and A.M.Rawlett，Chemistry of Materials 19，6145-6149(2007).]它是用事先制备好的具有特定结构的基板为模板来实现微球的图案化。这些基板通常是通过微制造技术得到的，如光刻技术、电子束蚀刻技术和印迹技术等。这些微制造技术通常需要用到昂贵的仪器、苛刻的制备环境及繁琐的制备工艺，限制了它们的广泛使用。如在专利CN100334230C中，报道了一种阵列式微球的制备方法，是利用为加工技术，在基片上加工为坑道的有序结构，然后将单分散的微球粒子散布其上，在重力的作用下，微球粒子填充到坑道或微沟槽中得到阵列式微球排布结构。由于为微坑道是V形或矩形，分布于其中的微粒并不能牢固的固定其中，需要事先在基板上添加交联剂以固定分布其上的微球粒子，显然是一种复杂的制备方法。发展方便易行的模板制备技术成为微球图案化的迫切要求。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于有序多孔膜为模板制备高度有序排列的单分散微球制备方法。本发明中所用到的模板制备方法简单、适用各种性质微球的有序排列，微球排布效果不受外界条件的限制，制备工艺简单，具有普适性。

技术方案：本发明中制备多孔膜所使用的材料是聚合物材料，如聚苯乙烯、单羧基聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、乙基纤维素中的一种，所用的溶剂为挥发性有机溶剂，如苯、甲苯、二硫化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种。把聚合物溶于挥发性溶剂中配成浓度为2～40wt％的溶液备用。所使用微球为单分散微球。从微球本身的物理性质来分，所使用的微球为珠光微球，或磁性微球，或荧光微球，根据微球的化学所成分来分，所使用的微球为有机高分子类微球，如聚苯乙烯微球、聚丙烯酸类微球、有机硅类微球等，或者为无机类微球，如二氧化硅微球、金属氧化物微球等。根据多孔膜的孔径大小，要求所使用的微球直径为200nm～20μm。

本发明中多孔膜制备方法如下：在一个直径约20cm的水浴中悬浮放置一个塑料平台，再把干净的玻璃片放到塑料平台上，用微量进液器在玻璃片上滴25～100μl的聚合物溶液，让其自然蒸发干燥得到多孔膜，多孔膜的孔径通过改变水浴温度、溶液浓度以及浇注体积来调节，得到多孔膜直径300nm～25μm单分散孔径的多孔膜。孔径大小的变化如果图1所示。

该方法制备多孔膜的原理是[U.H.F.Bunz，Advanced Materials 18，973-989(2006)]：聚合物溶液浇注到基片上后，溶剂挥发，致使溶液膜及周围温度下降，从而使空气氛围中的水蒸汽冷凝而凝聚成均匀的小水滴，这些小水滴降落到溶液膜表面继续长大，并在毛细管力的作用下高度有序排列；同时聚合物溶液会包裹小水滴使其稳定存在。这样小水滴就成为了一种理想的模板，在溶剂挥发和水干燥后，聚合物膜就形成了有序多孔膜。