本技術(shù)涉及生物芯片表面改性領(lǐng)域，尤其涉及一種peg化生物防污基片及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、生物芯片，一般是指生物信息學(xué)分子以高密度固定在相互支撐的介質(zhì)上的微陣列混合芯片。簡單地說，生物芯片就是將生物樣本放在一塊玻璃、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等材料上，然后用儀器采集信號，用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)結(jié)果。和實(shí)驗(yàn)室檢測一樣，在生物芯片上檢測血糖、蛋白質(zhì)、酶活性等，也是基于同樣的生物反應(yīng)原理。所以生物芯片是一個(gè)載體平臺?；驒z測是生物芯片的其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。由于生物芯片通常以玻璃、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等作材料，其中，以玻璃材料的應(yīng)用最為廣泛。表面不作進(jìn)一步修飾的玻片因其生物相容性或抗蛋白吸附較差，故不能直接應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)、基因檢測等領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本技術(shù)提供了一種peg化生物防污基片及其制備方法和應(yīng)用，本技術(shù)制備的peg化生物防污基片具有優(yōu)異的親水性，顯著改善玻璃基片的生物相容性和抗蛋白吸附功能，從而在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用。peg具有良好的生物相容性，低毒性，電中性，不會(huì)引起機(jī)體的排異反應(yīng)。這些特性使得peg化生物防污基片在細(xì)胞培養(yǎng)、基因檢測等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。另外，本技術(shù)的制備方法簡單，反應(yīng)條件溫和，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種peg化生物防污基片的制備方法，采用如下技術(shù)方案：

3、一種peg化生物防污基片的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將玻璃基片在400-500℃煅燒2-3h除去表面的有機(jī)雜質(zhì)，再用超純水清洗，然后進(jìn)行羥基化處理，得到羥基化玻璃基片；

5、s2、將100份質(zhì)量濃度為90％的乙醇水溶液加酸調(diào)節(jié)ph值為2-3后，再加入與15份硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯溶液混合均勻，得到混合溶液；再將羥基化玻璃基片放入到混合溶液中，在水浴60-80℃下反應(yīng)反6-8小時(shí)，最后在90℃-100℃下脫水反應(yīng)3-4h，得到peg化生物防污基片。

6、通過采用上述技術(shù)方案，s1、將玻璃基片在400-500℃煅燒2-3h除去表面的有機(jī)雜質(zhì)，再用超純水清洗，然后進(jìn)行羥基化處理，得到羥基化玻璃基片。這一步驟的作用是去除玻璃基片表面的有機(jī)雜質(zhì)，提高其表面活性，為后續(xù)的反應(yīng)提供更好的條件。s2、將100份質(zhì)量濃度為90％的乙醇水溶液加酸調(diào)節(jié)ph值為2-3后，再加入與15份硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯溶液混合均勻，得到混合溶液；再將羥基化玻璃基片放入到混合溶液中，在水浴60-80℃下反應(yīng)反6-8小時(shí)，最后在90℃-100℃下脫水反應(yīng)3-4h，得到peg化生物防污基片。這一步驟的作用是在羥基化玻璃基片表面形成一層均勻的含寡聚乙二醇的單分子層(硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯，它的一端是硅氧烷基，可以與玻璃基片的羥基共價(jià)結(jié)合，另一端是peg(實(shí)際上是寡聚乙二醇)鏈段，可以提供抗細(xì)胞黏附作用。利用分子自組裝方法，可使硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯在玻璃基片表面形成分布均勻的含寡聚乙二醇的單分子層)，從而賦予玻璃基片優(yōu)異的親水性、生物相容性和抗蛋白吸附功能。通過這些步驟的協(xié)同作用，本技術(shù)制備出的peg化生物防污基片具有優(yōu)異的性能，如良好的親水性、生物相容性、抗蛋白吸附功能和熱穩(wěn)定性等。這些特性使得peg化生物防污基片在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用，如細(xì)胞培養(yǎng)、基因檢測等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。此外，本技術(shù)的制備方法簡單、反應(yīng)條件溫和、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

7、優(yōu)選的，步驟s1中，所述羥基化處理的工藝為：將超純水清洗后玻璃基片放入由氫氧化鈉：水：異丙醇質(zhì)量比為3-4:18:21配置的混合液中，超聲30-40min，再用去離子水清洗3次，然后用乙醇清洗、清洗后用氮?dú)獯蹈伞?/p>

8、通過采用上述技術(shù)方案，步驟s1中的羥基化處理工藝是制備peg化生物防污基片的關(guān)鍵步驟，其作用及協(xié)同作用如下：1.增加羥基：將清洗后的玻璃基片放入由氫氧化鈉、水和異丙醇配置的混合液中進(jìn)行超聲處理，可以增加玻璃基片表面的羥基數(shù)量。羥基是硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯與玻璃基片結(jié)合的關(guān)鍵基團(tuán)，因此羥基化處理可以提高硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯在玻璃基片上的接枝率。2.提高親水性：羥基化處理后的玻璃基片表面具有更多的羥基，這些羥基可以與水分子形成氫鍵，從而提高玻璃基片的親水性。親水性是peg化生物防污基片具有優(yōu)異抗蛋白吸附性能的重要因素之一。3.促進(jìn)硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯的接枝：羥基化處理后的玻璃基片表面具有更多的羥基，這些羥基可以與硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯的硅氧烷基發(fā)生共價(jià)結(jié)合，從而促進(jìn)硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯在玻璃基片上的接枝。4.提高穩(wěn)定性：羥基化處理后的玻璃基片表面具有更多的羥基，這些羥基可以與硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯的硅氧烷基發(fā)生共價(jià)結(jié)合，從而提高peg化生物防污基片的穩(wěn)定性。綜上所述，步驟s1中的羥基化處理工藝在制備peg化生物防污基片中起到了關(guān)鍵作用，通過增加玻璃基片表面的羥基數(shù)量，提高了硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯在玻璃基片上的接枝率，從而提高了peg化生物防污基片的抗蛋白吸附性能和穩(wěn)定性。

9、優(yōu)選的，步驟s2中，所述硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯溶液的制備方法，包括以下步驟：

10、s31、按照質(zhì)量份數(shù)，將硅烷偶聯(lián)劑、三乙胺和二氯甲烷混合均勻后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下冰浴降至-5至0℃，然后向其中緩慢加入引發(fā)劑進(jìn)行酰胺化反應(yīng)6-8h，產(chǎn)物在50℃下真空干燥反應(yīng)8-10h，在48℃下真空干燥，得到硅烷化引發(fā)劑；

11、s32、按照質(zhì)量份數(shù)，將甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯、催化劑和異丙醇在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到40-50℃，然后向其中加入硅烷化引發(fā)劑，發(fā)生原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)12-16h，得到硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯溶液。

12、通過采用上述技術(shù)方案，制備的硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯溶液的作用是將硅烷化引發(fā)劑與甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)結(jié)合，形成具有硅氧烷基和peg鏈段的聚合物。這種聚合物可以與玻璃基片上的羥基共價(jià)結(jié)合，形成分布均勻的含寡聚乙二醇的單分子層，從而提高玻璃基片的親水性、生物相容性和抗蛋白吸附功能。

13、優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑、三乙胺、二氯甲烷和引發(fā)劑的質(zhì)量份數(shù)比為3.5:3.1：(42-48):3。

14、優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑由3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷和n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅以質(zhì)量份數(shù)比3:4:3組成。

15、通過采用上述技術(shù)方案，硅烷偶聯(lián)劑在本發(fā)明中的主要作用是作為連接玻璃基片和peg鏈段的橋梁。3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷和n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅這三種硅烷偶聯(lián)劑的組合，可以提供多種反應(yīng)位點(diǎn)和功能，增強(qiáng)與玻璃基片的結(jié)合力，同時(shí)為后續(xù)的peg鏈段接枝提供必要的化學(xué)基團(tuán)。3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)：這種硅烷偶聯(lián)劑含有一個(gè)氨基(-nh2)末端，可以通過這個(gè)氨基與玻璃表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。此外，其乙氧基硅部分可水解并與玻璃表面的硅醇基團(tuán)反應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)合力。γ-氯丙基三乙氧基硅烷(cptes)：此硅烷偶聯(lián)劑提供了一個(gè)氯丙基(-ch2ch2ch2cl)末端，它可以通過氯原子與其他分子進(jìn)行取代反應(yīng)，例如與peg鏈段上的羥基發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)peg的固定。n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅(一種雙官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑)：這種偶聯(lián)劑具有兩個(gè)不同的官能團(tuán)，一個(gè)是氨基，另一個(gè)是甲氧基硅，這使得它能在不同方向上與玻璃表面以及peg鏈段進(jìn)行反應(yīng)，增加了結(jié)合的多樣性和穩(wěn)定性。協(xié)同作用體現(xiàn)在這些硅烷偶聯(lián)劑的不同官能團(tuán)能夠互補(bǔ)地與玻璃表面和peg鏈段反應(yīng)，形成一個(gè)多方位交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了peg化生物防污基片的穩(wěn)定性和功能性。通過這種協(xié)同作用，可以實(shí)現(xiàn)更為均勻和穩(wěn)定的peg覆蓋層，從而有效提升基片的抗蛋白吸附性能和生物相容性。

16、優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為α-溴異丁酰溴。

17、優(yōu)選的，所述甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯、催化劑、異丙醇和硅烷化引發(fā)劑的質(zhì)量份數(shù)比為95:4.8：(400-450):3.8。

18、優(yōu)選的，所述催化劑由溴化亞銅和2,2-聯(lián)吡啶以質(zhì)量份數(shù)比1:3組成。

19、第二方面，本技術(shù)提供一種peg化生物防污基片，采用如下的技術(shù)方案：

20、作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述一種peg化生物防污基片的制備方法制備得到的peg化生物防污基片。

21、第三方面，本技術(shù)提供一種peg化生物防污基片的應(yīng)用，采用如下的技術(shù)方案：作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述一種peg化生物防污基片在藥物栽體、蛋白檢測芯片、生物微機(jī)電系統(tǒng)以及生物傳感器中的應(yīng)用。

22、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

23、1.優(yōu)異的親水性和生物相容性：通過peg化處理的玻璃基片展現(xiàn)出了顯著的親水性，這不僅改善了基片的生物相容性，還增強(qiáng)了其抗蛋白吸附功能。這對于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)尤為重要，因?yàn)榭梢詼p少非特異性蛋白的吸附，從而獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

24、2.廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域：由于peg的低毒性、電中性以及良好的生物相容性，peg化生物防污基片在細(xì)胞培養(yǎng)、基因檢測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。這些特性使得基片在使用時(shí)不會(huì)引起機(jī)體的排異反應(yīng)，為生物醫(yī)學(xué)研究提供了一個(gè)安全有效的平臺。

25、3.簡單且成本低廉的制備方法：本技術(shù)提供的制備方法不僅步驟簡單，反應(yīng)條件溫和，而且成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。這意味著可以高效地生產(chǎn)出大量的peg化生物防污基片，以滿足不斷增長的市場需求。

26、4.穩(wěn)定的性能：通過測試表明，peg化生物防污基片不僅具有良好的抗蛋白吸附性能，而且在生理環(huán)境下可以保持長期的穩(wěn)定性。這對于需要長時(shí)間觀察或?qū)嶒?yàn)的情況尤為重要，確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

27、5.分子自組裝形成均勻單分子層：利用硅烷化聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯的特性，可以在玻璃基片表面形成分布均勻的含寡聚乙二醇的單分子層。這種均勻的表面改性對于提高基片的性能至關(guān)重要，因?yàn)樗梢源_保每個(gè)區(qū)域的抗細(xì)胞黏附作用是一致的。