一种磁性微纳米机器人及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种磁性微纳米机器人的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)在第一基片上形成电子束光刻胶层，经曝光和显影后将掩模板上的图案转移到所述光刻胶层上，得到第一微纳米机器人硬模板；(2)用软质倒模材料对步骤(1)得到的第一微纳米机器人硬模板进行倒模，得到微纳米机器人软模板；(3)在第二基片上形成硬质胶层，然后采用纳米压印的方法将所述微纳米机器人软模板上的图形转移到所述硬质胶层上，得到第二微纳米机器人硬模板；(4)在步骤(3)得到的第二微纳米机器人硬模板上形成磁性材料层和生物相容材料层，超声，得到磁性微纳米机器人。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一基片为硅片；优选地，步骤(1)中所述电子束光刻胶层的厚度为100
‑
500nm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在步骤(2)中所述倒模之前，对所述第一微纳米机器人硬模板进行烷基化处理；优选地，所述烷基化处理的方法为：将所述第一微纳米机器人硬模板在烷基化试剂中浸泡5
‑
12h；优选地，所述烷基化试剂为三甲基氯硅烷。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述软质倒模材料为硅橡胶、聚甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、尼龙或聚碳酸脂中的任意一种；优选地，步骤(2)中所述倒模的方法为：将第一微纳米机器人硬模板置于培养皿中，加入所述软质倒模材料的前体溶液，固化后揭开形成的软质倒模材料膜，得到所述微纳米机器人软模板。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述第二基片为硅片；优选地，步骤(3)中所述硬质胶层的材料为pmma或su
‑
8 2002；优选地，所述硬质胶层的厚度为100
‑
500nm；优选地，所述硬质胶层的厚度大于所述磁性微纳米机器人的厚度。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述纳米压印的方法为：将所述微纳米机器人软模板和带有硬质胶层的第二基片置于纳米压印机中，恒温加压，使所述硬质胶层材料填充到所述微纳米机器人软模板的空腔中，降温后图形固化；优选地，所述纳米压印的温度为t
g
～t
g
50℃，其中t
g
为所述硬质胶层材料的玻璃化转变温度；优选地，所述纳米压印的压力为2
‑
40kn。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中形成所述磁性材料层和生物相容材料层的方法为电子束蒸镀、电子束溅射或双腔磁控溅射，优选为电子束蒸镀；优选地，所述磁性材料层的材料选自镍、钴或四氧化三铁中的一种或至少两种的组合；优选地，所述生物相容材料层的材料选自钛、铂、锌、铁、二氧化钛或氧化锌中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述磁性材料层的厚度为50
‑
130nm；优选地，所述生物相容材料层的厚度为10
‑
50nm。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)使用水、丙酮、异丙醇和水依次冲洗硅片，并用氮气吹干，保持硅片表面清洁；在处理后的硅片表面旋涂200nm厚的电子束光刻胶层，转速2000r/min，时间为60s，然后放到90℃热板上，烘干1
‑
3min；将带有电子束负胶层的硅片样品放入电子束曝光机中，设置曝光剂量800uc/cm2，在掩模板下进行曝光；将曝光后的硅片样品放入电子束显影液中进行显影，显影时间40
‑
60s；将显影后的硅片样品放在90℃热板上，烘干1
‑
2min，得到第一微纳米机器人硬模板；(2)将步骤(1)得到的第一微纳米机器人硬模板放入三甲基氯硅烷溶液中，浸泡6小时；取出样品后用氮气吹干，放入培养皿中，加入质量比10:1的聚甲基硅氧烷和固化剂的混合液，然后放入真空箱里抽真空2小时，再在85℃烘箱中放置8小时；从烘箱中取出样品，从培养皿边缘揭开固化后形成的聚甲基硅氧烷膜，倒模得到微纳米机器人软模板；(3)在硅片上旋涂100nm厚的pmma胶层，转速3000r/min，时间60s，然后放在85℃热板上烘烤1min；将步骤(2)得到的微纳米机器人软模板和带有pmma胶层的硅片放入纳米压印机中，设置纳米压印温度为105℃，压力2
‑
40kn，恒温加压，使流动的pmma胶填充微纳米机器人软模板空腔，降温后图形固化；将样品从纳米压印机中取出，用镊子揭开微纳米机器人软模板，得到第二微纳米机器人硬模板；(4)在步骤(3)得到的第二微纳米机器人硬模板上电子束蒸镀50
‑
130nm厚的镍金属层和10
‑
50nm厚的钛金属层，将蒸镀后的样品置于水中超声，收集超声之后的溶液，过滤得到微纳米机器人。9.根据权利要求1
‑
8任一项所述的制备方法制备得到的磁性微纳米机器人。10.根据权利要求9所述的磁性微纳米机器人在制备体内微小目标识别材料、靶向载药材料或微创手术材料中的应用。

技术总结
本发明提供一种磁性微纳米机器人及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：在第一基片上形成电子束光刻胶层，经曝光和显影后将掩模板上的图案转移到所述光刻胶层上，得到第一微纳米机器人硬模板；用软质倒模材料对得到的第一微纳米机器人硬模板进行倒模，得到微纳米机器人软模板；在第二基片上形成硬质胶层，然后采用纳米压印的方法将所述微纳米机器人软模板上的图形转移到所述硬质胶层上，得到第二微纳米机器人硬模板；在第二微纳米机器人硬模板上形成磁性材料层和生物相容材料层，超声，得到磁性微纳米机器人。相比于现有的激光直写方法，本发明的制备方法成本更低，制备效率更高，且软模版可以多次重复利用，可大批量制备微纳米机器人。制备微纳米机器人。制备微纳米机器人。


技术研发人员：郑裕基 江腾 穆学良 钟钰琨 宋小霞
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：2021.06.07
技术公布日：2021/9/17