飞秒激光直写制备基于蛋白质生物材料的微纳结构与器件

发布时间：2021-01-29 15:27

　　蛋白质及其衍生物作为生命体最重要的物质基础,广泛存在于自然界中。相比于人工合成的聚合物材料,蛋白质及其衍生物材料具有良好的生物相容性和优异的降解特性,被越来越多的被应用在各个研究领域。在蛋白质高分子结构上存在许多带电荷的活性位点,使其可以方便地进行生物/化学修饰,也可以采用多种微纳加工技术来制备蛋白质微纳结构。现如今,蛋白质材料在生物医学、生物光子学等前沿交叉领域受到了前所未有的关注。目前,应用于加工蛋白质材料的方法主要包括微压印技术、紫外光刻技术、静电纺丝技术、电子束刻蚀、微注射技术、飞秒激光直写技术,3D打印技术等。其中飞秒激光直写技术具有高精度,真三维的特点,且对加工的材料产生较低的附带热损伤,使得飞秒激光加工在蛋白质微纳结构的制备方面具有良好的适用性。考虑到飞秒激光加工属于一种非接触、无掩膜的技术手段,在加工过程中能够避免细菌等杂质的引入,保证有机材料的生物活性,在众多蛋白质材料加工方法中呈现独特优势。通过对飞秒激光加工光路的设计,可以实现在任意环境和衬底上对特定材料的修饰,甚至可以在活体细胞附近进行材料原位加工,如蛋白质微纳结构的制备,从而实现生物微纳集成。然而飞秒激光微纳加... 

【文章来源】： 孙思明 吉林大学

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

胶原蛋白结构：（a）胶原蛋白内主要的氨基酸残基基团；（b）胶原蛋白链形成三股螺旋结构；（c）三股螺旋结构聚集缠绕在一起形成胶原纤维结构[36]

第一章绪论7图1.3肽链-银团簇结构示意图[53]除了多肽，再生丝素蛋白质材料也可以用来进行银离子矿化，再生丝素蛋白经过图案化设计，作为矿化模板，经白炽灯或阳光照射即可原位制备银纳米粒子。这一过程中丝素蛋白质薄膜既起到还原剂作用，也起到稳定剂作用，使银纳米粒子原位生长蛋白质上。所得到的丝素蛋白质与银复合材料具有显著的抗菌效果（金色葡萄杆菌抗菌性，如图1.4），能够很好的抑制细菌生长，还可以对已经形成的菌落进行破坏。这种抗菌复合材料在生物医学领域具有巨大的应用价值[54]。图1.4再生丝素蛋白与银复合材料的抗菌效果[54]具有两亲性质的聚合物材料可以通过自主装形成规则的纳米材料体系，如纳米管阵列，纳米粒子组装，胶体，凝胶和泡囊自主装结构等。由于蛋白质胶体自主装结构具有很好的稳定性、生物兼容性、可降解性，蛋白质胶体薄膜能够对多种药物或者分子进行封装，正越来越多的应用于生物医学领域[55-57]。基于蛋白质或者蛋白质重组的多肽材料已经能够实现高度可控，通过控制组分排布精确调控材料物理化学性质，进而让这种重组的多肽实现高度服从性来进行药物的定向输送[6,58]。明胶蛋白质材料具有一定pH响应性能，将其与β-环糊精混合形成共聚物水凝胶薄膜可以将药物释放于特定pH部位，例如在实验中将包裹牛血清白蛋

第一章绪论7图1.3肽链-银团簇结构示意图[53]除了多肽，再生丝素蛋白质材料也可以用来进行银离子矿化，再生丝素蛋白经过图案化设计，作为矿化模板，经白炽灯或阳光照射即可原位制备银纳米粒子。这一过程中丝素蛋白质薄膜既起到还原剂作用，也起到稳定剂作用，使银纳米粒子原位生长蛋白质上。所得到的丝素蛋白质与银复合材料具有显著的抗菌效果（金色葡萄杆菌抗菌性，如图1.4），能够很好的抑制细菌生长，还可以对已经形成的菌落进行破坏。这种抗菌复合材料在生物医学领域具有巨大的应用价值[54]。图1.4再生丝素蛋白与银复合材料的抗菌效果[54]具有两亲性质的聚合物材料可以通过自主装形成规则的纳米材料体系，如纳米管阵列，纳米粒子组装，胶体，凝胶和泡囊自主装结构等。由于蛋白质胶体自主装结构具有很好的稳定性、生物兼容性、可降解性，蛋白质胶体薄膜能够对多种药物或者分子进行封装，正越来越多的应用于生物医学领域[55-57]。基于蛋白质或者蛋白质重组的多肽材料已经能够实现高度可控，通过控制组分排布精确调控材料物理化学性质，进而让这种重组的多肽实现高度服从性来进行药物的定向输送[6,58]。明胶蛋白质材料具有一定pH响应性能，将其与β-环糊精混合形成共聚物水凝胶薄膜可以将药物释放于特定pH部位，例如在实验中将包裹牛血清白蛋

【参考文献】：
期刊论文
[1]植物蛋白凝胶及其应用研究进展[J]. 周建中,张晖.  食品与生物技术学报. 2013(11)
[2]白蛋白作为药物载体的研究[J]. 张建军,高缘,孙婉瑾.  化学进展. 2011(08)
[3]生物高分子材料的进展[J]. 宋丽贞.  产业用纺织品. 2000(06)



本文编号：3007120