[发明专利]一种使用磁性纳米颗粒修饰原子力显微镜探针的方法

说明书

本发明属于原子力显微镜的测量技术领域，提供一种使用磁性纳米颗粒修饰原子力显微镜探针的方法，可以实现纳米颗粒与细胞间相互作用的直接测试。该法利用纳米级磁性颗粒与微米级碳球颗粒，将原子力显微镜V形微悬臂与平板探针置于显微镜下，通过滴加颗粒混合分散液、清洗、干燥等过程，得到修饰有磁性纳米颗粒的V形“类锥形针尖”探针。本发明引入微米级碳球作为磁性纳米颗粒的载体，简化实验操作，提高修饰效率，优化修饰效果，实现了对纳米颗粒与细胞间相互作用的直接测试，为细胞对颗粒的摄取、颗粒与细胞间粘附力、细胞存活能力等研究提供进一步的实验验证。

技术领域

本发明属于原子力显微镜的测量技术领域，涉及一种使用磁性纳米颗粒修饰原子力显微镜探针的方法。

背景技术

磁感应热疗是一种通过磁性颗粒进入细胞在外加交变磁场的作用下产热“烫死”癌细胞的物理治疗手段，具有安全高效、生物相容性好、靶向性高且毒副作用小的特点。在磁感应热疗中使用纳米级磁性颗粒能够高效地“烫死”癌细胞而不损伤正常细胞，提高治疗效果。

研究磁性纳米颗粒与细胞间的相互作用力，有助于进一步明确纳米颗粒的靶向摄取机理，更高效地实现癌细胞的靶向治疗。目前研究纳米颗粒与细胞的相互作用，通常选择通过观察诸如细胞粘附、生存能力、形态、代谢活动、氧化应激和粒子的吸收等特性，但上述特性仅能间接表示其作用关系。原子力显微镜(AFM)是一种先进的表面灵敏技术，能够实时描绘出分子水平上的相互作用，使得对细胞粘附、生存、分化、摄取等过程的定量研究成为可能，在细胞力学方面有着广泛应用。通过修饰有纳米颗粒的AFM探针，可以直接定性和定量测量纳米载体和细胞膜的作用，了解细胞摄取和细胞内纳米颗粒的取向，AFM图像同样可以用来监测细胞表面动态变化的过程。

目前常用的探针修饰技术包括涂层法、胶粘法、喷雾法、溶液沉积法等，然而由于探针针尖曲率半径为纳米级，不易观察，对针尖的修饰通常需要借助大型显微观察及操作设备，对实验条件要求苛刻。同时，探针针尖表面积有限，上述方法无法保证单分散的纳米颗粒精确地附着于针尖处，影响后续成像质量与力曲线的测试。并且，由于颗粒黏附强度有限，不能保证探针的使用强度和重复利用性。基于此，本发明提出一种简单高效的原子力显微镜探针修饰方法，通过引入微米级碳球作为磁性纳米颗粒的载体，增大颗粒与探针的接触面积，使纳米颗粒精确附着于探针最高点，提高颗粒的粘附率；以碳球构造“类锥形针尖”结构，提升修饰效率，简化修饰过程。修饰得到的探针具有足够的强度用于测试，能够实现对纳米颗粒-细胞相互作用的直接实时测试，为细胞对颗粒的摄取、颗粒与细胞间粘附力、细胞存活能力等研究提供进一步的实验验证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种使用磁性纳米颗粒修饰原子力显微镜探针的方法，采用V形微悬臂“类锥形针尖”结构修饰技术，根据流体力学中的圆柱绕流与卡门涡街现象，在V形微悬臂端部的分散液出现涡流，颗粒发生绕动并聚集，同时由于平板探针针尖的诱导作用，导致颗粒向下呈锥形聚集，在V形微悬臂端部形成“类锥形针尖”结构。利用磁性纳米颗粒，以碳球为载体对AFM探针进行修饰。该法操作简单、修饰效果好，使用该探针可以直接测试纳米颗粒与细胞间的相互作用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种使用磁性纳米颗粒修饰原子力显微镜探针的方法，包括以下步骤：

第一步，采用常规方法分别制备合成微米级碳球、磁性纳米颗粒，微米级碳球的粒径为0.5μm～10μm，磁性纳米颗粒的粒径为10nm～100nm。

所述的制备微米级碳球的常规方法包括微乳液法、水热法、溶剂热法或溶胶-凝胶法中的一种；所述的制备磁性纳米颗粒的常规方法包括水热法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、机械球磨法、物理气相沉积法中的一种。所述的磁性纳米颗粒包括锌、钴、镍、锰、铬、铝、钆等元素中的一种或两种及以上掺杂的铁氧体。

第二步，配制微米级碳球-磁性纳米颗粒的混合分散液