[发明专利]一种非密堆积光子晶体微针及其制备方法

说明书

本发明属于在体生物传感技术领域，涉及一种非密堆积光子晶体微针及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)将制备好的胶体粒子洗净离心后，根据颜色需求溶于适量的水凝胶聚合前体溶液；2)将制备好的非密堆积光子晶体水凝胶溶液注入微针模板，抽真空；3)紫外光照至水凝胶凝固；4)将微针从微针模板上脱落，即得非密堆积光子晶体微针。本发明制备的非密堆积光子晶体微针将非密堆积光子晶体与微针结合，通过控制溶液浓度可以实现全光谱非密堆积光子晶体结构色的制备。利用浇铸法和光固法制备光子晶体微针，步骤简单，其中使用的光交联水凝胶成本低廉，有望于大规模制备。

技术领域

本发明属于在体生物传感技术领域，涉及一种非密堆积光子晶体微针及其制备方法。

背景技术

微针阵列具有多个微针状结构，并且针的长度通常为数十至数百微米。这些微针具有足够的长度和机械强度，可以刺穿皮肤的角质层，从而在不接触神经纤维和毛细血管的情况下实现其特定功能。微针穿刺形成的途径被认为是暂时的。移除微针或溶解微针后，皮肤的路径会关闭，屏障功能得以恢复，这意味着它不会引起皮肤感染。所以微针阵列是目前公认的有效和安全的方法之一。由于大多数现有的微针阵列只能吸收体液或用于透皮给药，因此它们必须结合非密堆积的光子晶体来实现特异性生物传感功能。基于光子带隙的性质，光子晶体已经成为一种有吸引力的光学材料，用于控制和操纵光的传输。特别是对于非密堆积的光子晶体结构，粒子间排斥发生在平均粒子间间距处。高度有序的纳米粒子使预凝胶悬浮液具有鲜明的结构颜色。不仅可以通过使用不同尺寸或浓度的二氧化硅纳米颗粒来调整颜色，还可以通过改变它们之间的距离来进行调整。

发明内容

本发明提供一种非密堆积光子晶体微针的制备方法，将非密堆积光子晶体与微针结合，制备的具有结构色微针。

本发明提供的技术方案是：

一种非密堆积光子晶体微针的制备方法，将非密堆积光子晶体与微针结合，制备得到具有结构色微针，按以下步骤实现：

步骤一：制备非密堆积光子晶体水凝胶溶液：

制备水凝胶聚合前体溶液，依次加入洗净且离心后的胶体粒子，直至粒子充分溶于水凝胶聚合前体溶液中，得到非密堆积光子晶体水凝胶溶液；

步骤二：调节非密堆积光子晶体水凝胶溶液的结构色：

向非密堆积光子晶体水凝胶溶液中继续添加水凝胶聚合前体溶液，使纳米粒子浓度降低，结构色红移；

步骤三：制备具有结构色微针：

将调节结构色的非密堆积光子晶体水凝胶溶液滴加至微针模板，抽真空至无气泡产生，采用紫外光聚后，将微针从模板上脱落。

步骤(1)中使用的水凝胶聚合前体溶液为PEGDA溶液、AAm溶液或二者的混合。

步骤(1)中使用的胶体粒子为高带电二氧化硅纳米粒子。

所述胶体粒子的粒径范围在140-190nm之间。

本发明还保护所述方法制备的非密堆积光子晶体微针。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

将非密堆积光子晶体与微针结合，通过控制溶液浓度可以实现全光谱非密堆积光子晶体结构色的制备。利用浇铸法和光固法制备光子晶体微针，步骤简单，其中使用的光交联水凝胶成本低廉，有望于大规模制备。不仅如此，根据非密堆积光子晶体结构色易改变的特性，后续可以对非密堆积光子晶体微针进行特殊修饰，使得微针能够实现生物指标的无创在体实时快速检测传感，在检测中无须取样及样品前处理、不消耗额外试剂，具有成本低、快速、简便等优点，适合新型生物医学问题的研究及医学、环境等快速筛查等。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：