生物分子納米圖樣構(gòu)建及其納米復(fù)型研究.pdf

1、納米加工是指制造具有人造樣式納米結(jié)構(gòu)的過程。目前，認為這些結(jié)構(gòu)的最小尺寸要≤100納米。基于光刻蝕和掃描束刻蝕的常規(guī)納米加工技術(shù)己能用于大規(guī)模生產(chǎn)，但這些方法面臨諸多限制。非常規(guī)的納米加工方法主要包括基于聚合物的塑模、壓痕、轉(zhuǎn)印技術(shù)、掃描探針刻蝕技術(shù)、分子自組裝技術(shù)等。這些技術(shù)目前尚局限于科研領(lǐng)域，但它們擁有最終成為低成本的納米生產(chǎn)方法的潛能。 非常規(guī)納米加工技術(shù)的一個重要領(lǐng)域是使用一組有機材料來復(fù)制納米圖樣，這些納米圖樣通過塑

2、模、壓痕和轉(zhuǎn)印的方法轉(zhuǎn)移至其它材料。隨著具有分子級復(fù)型能力聚合物材料的出現(xiàn)，能夠用于復(fù)型的母板也更加多樣。本論文重點關(guān)注生物分子構(gòu)建的納米圖形的可復(fù)型問題。分別以兩種生物大分子：DNA分子和多肽小分子GAV-9在云母表面構(gòu)建納米圖樣，并用作聚合物復(fù)型的母板，以聚二甲基硅氧烷(PDMS和h-PDMS)和聚氨酯(PU)為復(fù)型材料，進行了聚合物復(fù)型研究。主要采用原子力顯微鏡對生物分子模板，復(fù)型材料進行形貌表征。 為了檢測母板的制備、復(fù)

3、型或再復(fù)型的情況，本論文首先發(fā)展和建立了基于原子力顯微鏡的兩種新的重定位和反向重定位方法，以便跟蹤和表征母板的形成過程，研究各種處理條件對母板的影響，原位比較母板在復(fù)型前后的變化、以及復(fù)型或再復(fù)型在聚合物表面形成的陰版或陽版圖樣。 DNA分子一直被視作構(gòu)建分子器件/納米導線的重要材料，但是否可以用聚合物材料復(fù)型出其結(jié)構(gòu)一直是個挑戰(zhàn)性的課題。本論文首先運用分子梳技術(shù)在兩種不同修飾的云母表面構(gòu)建了DNA單分子圖樣，并嘗試將其結(jié)構(gòu)復(fù)型

4、至PDMS表面，結(jié)果表明，DNA單分子圖樣可以在PDMS和h-PDMS上形成陰版圖樣。 多肽小分子GAV-9是與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的三種蛋白α-synuclein，amyloidβ和prion蛋白的一段疏水性同源序列(VGGAVVAGV)，本實驗室在前期研究工作中發(fā)現(xiàn)GAV-9可以在親水性云母表面以站立模式形成規(guī)整有序的納米纖維結(jié)構(gòu)。該自組裝形成的納米纖維結(jié)構(gòu)更適合作為非常規(guī)納米加工技術(shù)中的復(fù)型用母版，來探索生物分子圖樣被復(fù)型的

5、可行性。本論文采用原位的溶液中自組裝方法構(gòu)建得到多種GAV-9納米纖維圖樣，經(jīng)清洗、吹干處理后進行聚合物復(fù)型，實驗結(jié)果表明其形貌可以在納米尺度上被h-PDMS復(fù)型，并可經(jīng)PU進行再次復(fù)型，最后在PU聚合物表面獲得與母板相對應(yīng)的陽版納米圖樣。圖樣的保真度尚好，縱向復(fù)型精度可以達到1nm以下，但縱向高度低于原GAV-9納米纖維的高度。 總體而言，以DNA構(gòu)建的納米圖樣用于聚合物復(fù)型仍然面臨較大挑戰(zhàn)，但規(guī)整有序的GAV-9自組裝納米纖