生物分子點(diǎn)印加工系統(tǒng)

------（蛋白質(zhì)/DNA/抗原/抗體/脂質(zhì)體等）

        DPN（Dip Pen Nanolithography）是美***西北大學(xué)的Mirkin教授小組開發(fā)的基于原子力顯微鏡的納米刻蝕技術(shù)，***內(nèi)又稱作浸蘸筆納米加工刻蝕技術(shù)。通過對(duì)被轉(zhuǎn)移材料或物質(zhì)的精確控制，可以在襯底表面構(gòu)造出任意的納米結(jié)構(gòu)。隨著與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展， DPN逐漸發(fā)展為***種操作簡(jiǎn)單的納米刻蝕技術(shù)。經(jīng)過多年的潛心研發(fā)，美***acst（Advanced Creative Solutions Technology）公司充分挖掘了DPN技術(shù)在納米科技領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景，推出了基于DPN技術(shù)的多功能臺(tái)式微米加工點(diǎn)印儀NLP-2000。

        NLP 2000系統(tǒng)是***個(gè)用戶界面友好并且簡(jiǎn)單方便的臺(tái)式納米加工平臺(tái)，可以以亞微米***別的精確度和分辨率將多種材料點(diǎn)印到基底模板上。整合MEMS和沉積技術(shù)到NLP 2000系統(tǒng)的點(diǎn)印和自動(dòng)化軟件之中，用戶可以在幾十分鐘內(nèi)隨意創(chuàng)造出自定制化的圖案。NLP 2000可以很好地應(yīng)用于微納米芯片的大面積點(diǎn)印沉積。NLP 2000的原理基于Dip Pen Nanolithography(蘸水筆納米刻蝕技術(shù))，是***個(gè)能夠在大的基底表面點(diǎn)印亞微米圖案的系統(tǒng)。由于點(diǎn)印的團(tuán)的大小可以從100 nm到10um以上，NLP 2000給納米加工刻蝕技術(shù)帶來前所未有的方便。NLP 2000可以提供1-10微米的點(diǎn)印，使它成為納米工程和生物材料的領(lǐng)域的理想工具，例如：

　※　多重蛋白質(zhì)點(diǎn)印

　※　生物芯片功能化

　※　細(xì)胞微米/納米圖案研究

　※　聚合物點(diǎn)印，包括乙二醇和丙烯酸

特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

除了可以點(diǎn)印多種材料的納米/微米圖案之外，NLP 2000的優(yōu)點(diǎn)還有：

　※　快速點(diǎn)印多種成分的團(tuán)，分辨率在1-10微米

　※　自動(dòng)化，精確，同***平面的點(diǎn)印區(qū)域可達(dá)到40mm ×40mm

　※　微米結(jié)構(gòu)的材料的功能化加工

　※　通過高倍分辨率的光學(xué)顯微鏡 & 環(huán)境腔進(jìn)行過程檢測(cè)和控制

　※　用戶友好的軟件

　※　材料點(diǎn)印的標(biāo)準(zhǔn)流程

標(biāo)準(zhǔn)配置

　※　NLP2000 系統(tǒng)主機(jī)，光學(xué)部分，控制器

　※　M-型多探針陣列。儲(chǔ)液池，基底板

　※　快速啟動(dòng)說明，用戶操作手冊(cè)，CD

　※　***年保修，配件和人力

　※　環(huán)境控制腔

　※　整合的隔震臺(tái)

　※　延遲的有限質(zhì)保，1年

大區(qū)域、全自動(dòng)、精確的點(diǎn)印

除了***個(gè)大的40mm × 40mm XY平臺(tái)之外，NLP 2000系統(tǒng)包括基本培訓(xùn)之后用戶快速點(diǎn)印大的表面的所需要的所有軟硬件。NLP 2000 配置的3個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)的線性位移臺(tái)（XYZ）和2個(gè)角位臺(tái) Goniometer Stage（Tx和Ty）確保了大區(qū)域精確快速點(diǎn)印的穩(wěn)定性。全自動(dòng)的調(diào)平控制系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)印規(guī)則，以及軟件腳本處理使NLP 2000系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單、自動(dòng)、可控的完成長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)印。

微結(jié)構(gòu)的功能化

通過使用NLP 2000系統(tǒng)的高分辨率平臺(tái)，亞微米光學(xué)分辨率和樣品點(diǎn)印界面，科學(xué)***可以簡(jiǎn)單方便的功能化傳感器，陣列傳感器，微接觸印刷印章，微流體設(shè)備，或者其他預(yù)裝配的微結(jié)構(gòu)。

可控地點(diǎn)印環(huán)境

為了全面的監(jiān)控和控制點(diǎn)印過程，NLP 2000 系統(tǒng)配置了高分辨率的光學(xué)顯微鏡和環(huán)境控制腔，以及隔震臺(tái)。整合的環(huán)境控制腔可以是用戶控制和記錄溫度，濕度和其他參數(shù)，用于實(shí)時(shí)或者后續(xù)的分析和校準(zhǔn)。此外，NLP 2000 還可以兼容市場(chǎng)上的主動(dòng)和被動(dòng)的各種防震臺(tái)。

點(diǎn)印的材料和基底：NLP 2000 系統(tǒng)可以點(diǎn)印和成像多種分子材料和液體到不同的基底材料，黏度范圍可以從1-20000 cP。

點(diǎn)印的材料：

※　蛋白質(zhì)、核酸、抗原、脂質(zhì)體、納米顆粒、聚乙二醇、UV-固化的多聚體、熱-固化的多聚體、甘油、硅烷

兼容的基底：

※　硅、二氧化硅、硅烷化表面、氨基活化的玻片、金屬、PDMS、水凝膠、聚苯乙烯、催化劑、硫醇

Top-Down Lithography （自上而下刻蝕）

Top-down DPN技術(shù)是快速進(jìn)行模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理想工具，適用于衍射光柵、等離子特征、任意固態(tài)圖案（包括光掩模）。先利用DPN系統(tǒng)將抗刻蝕的材料轉(zhuǎn)移到預(yù)定的基底表面，點(diǎn)印尺寸從50nm到2um，隨后將基底浸入到腐蝕液中去除點(diǎn)印圖案以外的所有區(qū)域的材料，***終點(diǎn)印的材料就突出于表面而形成所需圖案。

Bottom-up Lithography （自下而上刻蝕）

作為***種快速經(jīng)濟(jì)的微印刷技術(shù)，DPN技術(shù)可以將圖案材料點(diǎn)印到平面或者已有的微米/納米結(jié)構(gòu)中，從而廣泛應(yīng)用到bottom-up制備領(lǐng)域，并且可以用于生物芯片功能化、PDMS印章、微流管、膜和納米線。

獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)

※　點(diǎn)印大?。?0nm-10um

MEMS專業(yè)制備的“筆”尖非常適合于沉積小分子或者液體材料，并且能夠控制點(diǎn)印的尺寸大小。通過控制“筆”尖在基底表面的停留時(shí)間和沉積的環(huán)境條件，NLP2000的使用者可以很快很容易地創(chuàng)造出從納米到微米尺寸大小的點(diǎn)。功能強(qiáng)大、使用方便的系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)高精確度的掃描移動(dòng)平臺(tái)來確保在X、Y、Z三維平面上點(diǎn)印的納米分辨率和穩(wěn)定性。

※　使用***種或多種材料靈活快速點(diǎn)印制備圖案

使用NLP2000 ，研究人員可以很快的創(chuàng)造出獨(dú)特的圖案，并且從設(shè)計(jì)圖案到點(diǎn)印材料***共不超過***個(gè)小時(shí)。***先將小分子或者液體分子等“墨水”材料從墨水池流經(jīng)微流管運(yùn)輸再裝載到“筆”尖陣列上的儲(chǔ)水槽。“筆”尖陣列上的每***個(gè)“筆”尖都可以裝載***種特定的“墨水”材料。***旦“筆”尖裝載好“墨水”， NLP2000就可以同時(shí)將多種不同“墨水”材料點(diǎn)印在預(yù)定的的基底上，且點(diǎn)印的圖案特征是復(fù)雜多樣的，***終創(chuàng)造出用戶自定義的結(jié)構(gòu)。

※　沉積過程不損傷生物材料

NLP2000沉積蛋白質(zhì)、多肽和核酸的過程不涉及到壓力、剪切力、高真空或者紫外照射等破壞生物分子結(jié)構(gòu)和功能的極端條件。因此，DPN系統(tǒng)所制備圖案中生物分子可以保持良好的活性?！肮P”尖能夠成功地點(diǎn)印粘度從1-20000cP的液體材料，點(diǎn)印的圖案大小和形狀可以各異，并且不會(huì)留下“咖啡漬”的污漬印記，而這個(gè)問題通常在其他的點(diǎn)印平臺(tái)都存在。

※　可以選擇”筆“尖的數(shù)目

使用“筆”尖陣列點(diǎn)印材料的時(shí)候，使用單獨(dú)***個(gè)陣列和樣品可以同時(shí)使用多個(gè)“筆”尖***次性沉積出幾十到幾千個(gè)重復(fù)。精致復(fù)雜的DPN系統(tǒng)的掃描操作臺(tái)可以保證整個(gè)“筆”尖陣列的所有“筆”尖都***同接觸到基底，從而創(chuàng)造出高度***致的斑點(diǎn)形態(tài)。

※　精確定位的材料沉積

高精確度的x，y平臺(tái)配合新型的成像系統(tǒng)和先進(jìn)的軟件使得DPN平臺(tái)能夠沉積各種材料到預(yù)定的位置，同時(shí)保證納米和微米的精確度。這種精確度使得DPN系統(tǒng)成為***種理想的微結(jié)構(gòu)功能化加工和制造的工具，可以應(yīng)用到傳感器、微流體和細(xì)胞培養(yǎng)等領(lǐng)域。DPN制備過程同樣對(duì)構(gòu)造納米線或者石墨烯層微機(jī)構(gòu)上的電極很有應(yīng)用價(jià)值。

獨(dú)特的的應(yīng)用領(lǐng)域

NLP2000的可以在各種環(huán)境條件下將不同的材料以多種設(shè)計(jì)方案直接沉積到預(yù)定的位置，使得其可以應(yīng)用到***前沿的納米加工制備、納米工程和納米生物等領(lǐng)域。

※　　納米工程

超材料： 開口環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)

光柵：大尺度衍射光柵制作

碳納米管：金屬納米顆粒（單個(gè)或***列）沉積在催化的碳納米管的生長(zhǎng)

石墨烯：在石墨烯層上印電極

※　微結(jié)構(gòu)功能化

因?yàn)镹LP2000可以將不同的材料沉積到可控的位置并保證納米***的精確度（小于10um大小），所以該平臺(tái)是微結(jié)構(gòu)功能化預(yù)加工的理想工具。應(yīng)用的微結(jié)構(gòu)包括生物傳感器/化學(xué)傳感器陣列元件、微柱、微電極和微流體導(dǎo)管內(nèi)部的特定位置。用戶自定義的結(jié)構(gòu)。

※　生物材料

水膠形成亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)非常適合細(xì)胞微成像、組織工程學(xué)和體外細(xì)胞培養(yǎng)的研究。研究者可以利用NLP2000穩(wěn)定可控地在亞細(xì)胞水平點(diǎn)印水膠前體到指定的位置，隨后聚合化這些前體形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水膠聚合體，這種非常接近天然組織的環(huán)境適合用來研究組織水平細(xì)胞與外基質(zhì)以及細(xì)胞與水膠上結(jié)合蛋白的相互作用。NLP2000同樣很適合點(diǎn)印DNA、蛋白、脂質(zhì)和其他生物性材料分子以形成相應(yīng)圖案。

※　細(xì)胞生物學(xué)

DPN平臺(tái)的無損傷生物分子沉積過程和快速點(diǎn)印成像的能力使得其成為操作和研究活細(xì)胞的理想工具。DPN系統(tǒng)可以方便地制備亞細(xì)胞水平的生物材料并且吸附單細(xì)胞到這些圖案化的基底圖案上，從而研究細(xì)胞行為學(xué)內(nèi)部機(jī)制，包括細(xì)胞極化、細(xì)胞形態(tài)學(xué)、遷移、粘附、分化以及干細(xì)胞系研究。使用DPN沉積水膠，研究者可以監(jiān)測(cè)吸附到外基質(zhì)材料的單***細(xì)胞水平的生物學(xué)效應(yīng)，包括單細(xì)胞之間的相互作用以及單細(xì)胞與外部微環(huán)境的相互作用。

※　多蛋白分析

DPN系統(tǒng)可以在不損傷生物分子的條件下同時(shí)沉積多種蛋白成分（包括抗體）。由于DPN可以點(diǎn)印大小形態(tài)高度***致的抗體分子，因此可以應(yīng)用到納米蛋白陣列，使得蛋白陣列的檢測(cè)靈敏度大大提到，能檢測(cè)到極低含量的蛋白標(biāo)記物，而且每個(gè)分析樣本只需要不到1ul用量，所以DPN是多蛋白表達(dá)譜分析和蛋白質(zhì)組功能學(xué)研究的理想平臺(tái)。