[发明专利]一种生物蛋白积木及其制备方法

说明书

本发明涉及电子信息技术和生物医学技术领域。本发明提供了一种生物蛋白积木制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）对生物蛋白薄膜进行第一灰度光刻，构建所述生物蛋白积木的底部；（2）对经过步骤（1）处理后的生物蛋白薄膜进行第二灰度光刻，构建所述生物蛋白积木的顶部；（3）将经过步骤（2）处理的生物蛋白薄膜进行显影，获得所述生物蛋白积木。本发明的生物蛋白积木制备方法以生物蛋白为材料，并且制备过程无需光敏剂，制备的生物蛋白积木生物相容性好、力学性能优异、易功能化、绿色环保、可控降解等优点。

技术领域

本发明涉及电子信息技术和生物医学技术领域，特别设计一种生物蛋白积木及其制备方法。

背景技术

生物结构的精确定位以及功能化生物纳米结构的可控组装，是生物传感、组织工程、再生医学等领域的重要部分。目前运用较为普遍的加工方法主要包括：电子束光刻、离子束光刻、纳米压印、喷墨打印、软光刻、蘸笔纳米光刻、激光加工等。按照加工的方向可以大致分为“自下而上”的加工方法和“自上而下”的加工方法。“自下而上”的加工方法包括以DNA剪纸术为代表的自组装加工方法。“自上而下”的加工方法包括了大部分基于光刻的加工技术。

目前这些加工方法只局限于加工二维或2.5维(即灰度光刻)的结构，并且加工得到的结构的形貌和功能都受限。如何协调现有的以集成电路(integrated circuit，IC)为导向的纳米加工技术与生物系统之间的不匹配是研发人员的根本挑战。

由于大部分的生物分子都很脆弱，并且只能在液体环境中发挥功效，因而在运用传统的加工技术来集成生物材料时会面临很多问题。近些年来，通过在生物蛋白中添加光敏剂，运用紫外光刻和双光子聚合加工技术成功的制备基于生物蛋白的2D和3D的人工微纳结构；光敏剂具有毒性，不但限制了加工后的微纳结构的应用，也破坏了生物蛋白的生物相容性，并且污染环境。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种生物蛋白积木及其制备方法，以生物蛋白为材料，并且制备过程无需光敏剂，制备的生物蛋白积木具有生物相容性好、力学性能优异、易功能化、绿色环保、可控降解等优点；其制备方法采用了不同的加工方式，实现“从上而下”和“从下而上”的复合式加工，可以制备一系列形貌和功能可控的生物蛋白积木，突破了传统纳米加工技术难以直接制备小尺寸、高精度、真三维生物蛋白纳米器件的技术瓶颈；该制备方法为功能可分层的、多维度、跨尺度的复杂三维生物蛋白纳米积木的复合纳米光刻的工艺和方法，可以用于开发无毒副物质残留的“绿色”三维生物蛋白微纳器件，并可进一步发展其在生物医疗相关领域的应用，具有较好的应用开发前景。

第一方面，本发明提供了一种生物蛋白积木制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)对生物蛋白薄膜进行第一灰度光刻，构建所述生物蛋白积木的底部；(2)对经过步骤(1)处理后的生物蛋白薄膜进行第二灰度光刻，构建所述生物蛋白积木的顶部；(3)将经过步骤(2)处理的生物蛋白薄膜进行显影，获得所述生物蛋白积木。

第一灰度光刻采用“自下而上”的加工方式对生物蛋白的底部进行加工，以构建生物蛋白积木的底部。第二灰度光刻采用“自上而下”的加工方式对生物蛋白的顶部进行加工，以构建生物蛋白积木的顶部。第一灰度光刻和第二灰度光刻只是空间和加工次序的区分，均可包含多次灰度光刻以及多种光刻方法。

在本发明的一个实施例中，所述步骤(1)包括：采用电子束光刻技术进行所述第一灰度光刻。

在本发明的一个实施例中，所述步骤(2)包括：采用离子束光刻技术、紫外光刻技术、喷墨打印技术中的一种或多种进行所述第二灰度光刻。

在本发明的一个实施例中，所述生物蛋白薄膜中的生物蛋白的功能经基因调控获得。

生物蛋白的功能经基因调控获得，具体是指通过改变编码基因来调控生物蛋白的功能。在本发明的一个实施例中，在所述步骤(1)之前，所述生物蛋白积木制备方法还包括：将生物蛋白溶液涂覆于基底，干燥，形成所述生物蛋白薄膜。