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生物分子點印加工系統
------（蛋白質/DNA/抗原/抗體/脂質體等）
DPN（Dip Pen Nanolithography）是美國西北大學的Mirkin教授小組開發的基于原子力顯微鏡的納米刻蝕技術，國內又稱作浸蘸筆納米加工刻蝕技術。通過對被轉移材料或物質的精確控制，可以在襯底表面構造出任意的納米結構。隨著與相關技術的發展， DPN逐漸發展為一種操作簡單的納米刻蝕技術。經過多年的潛心研發，美國acst（Advanced Creative Solutions Technology）公司充分挖掘了DPN技術在納米科技領域的巨大應用前景，推出了基于DPN技術的多功能臺式微米加工點印儀NLP-2000。
NLP 2000系統是一個用戶界面友好并且簡單方便的臺式納米加工平臺，可以以亞微米級別的精確度和分辨率將多種材料點印到基底模板上。整合MEMS和沉積技術到NLP 2000系統的點印和自動化軟件之中，用戶可以在幾十分鐘內隨意創造出自定制化的圖案。NLP 2000可以很好地應用于微納米芯片的大面積點印沉積。NLP 2000的原理基于Dip Pen Nanolithography(蘸水筆納米刻蝕技術)，是一個能夠在大的基底表面點印亞微米圖案的系統。由于點印的團的大小可以從100 nm到10um以上，NLP 2000給納米加工刻蝕技術帶來****的方便。NLP 2000可以提供1-10微米的點印，使它成為納米工程和生物材料的領域的理想工具，例如：
※ 多重蛋白質點印
※ 生物芯片功能化
※ 細胞微米/納米圖案研究
※ 聚合物點印，包括乙二醇和丙烯酸
特點和優勢
除了可以點印多種材料的納米/微米圖案之外，NLP 2000的優點還有：
※ 快速點印多種成分的團，分辨率在1-10微米
※ 自動化，精確，同一平面的點印區域可達到40mm ×40mm
※ 微米結構的材料的功能化加工
※ 通過高倍分辨率的光學顯微鏡 & 環境腔進行過程檢測和控制
※ 用戶友好的軟件
※ 材料點印的標準流程
標準配置
※ NLP2000 系統主機，光學部分，控制器
※ M-型多探針陣列。儲液池，基底板
※ 快速啟動說明，用戶操作手冊，CD
※ 一年保修，配件和人力
※ 環境控制腔
※ 整合的隔震臺
※ 延遲的有限質保，1年
大區域、全自動、精確的點印
除了一個大的40mm × 40mm XY平臺之外，NLP 2000系統包括基本培訓之后用戶快速點印大的表面的所需要的所有軟硬件。NLP 2000 配置的3個壓電驅動的線性位移臺（XYZ）和2個角位臺 Goniometer Stage（Tx和Ty）確保了大區域精確快速點印的穩定性。全自動的調平控制系統，標準的點印規則，以及軟件腳本處理使NLP 2000系統可以簡單、自動、可控的完成長時間點印。
微結構的功能化
通過使用NLP 2000系統的高分辨率平臺，亞微米光學分辨率和樣品點印界面，科學家可以簡單方便的功能化傳感器，陣列傳感器，微接觸印刷印章，微流體設備，或者其他預裝配的微結構。
可控地點印環境
為了全面的監控和控制點印過程，NLP 2000 系統配置了高分辨率的光學顯微鏡和環境控制腔，以及隔震臺。整合的環境控制腔可以是用戶控制和記錄溫度，濕度和其他參數，用于實時或者后續的分析和校準。此外，NLP 2000 還可以兼容市場上的主動和被動的各種防震臺。
點印的材料和基底：NLP 2000 系統可以點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。
點印的材料：
※ 蛋白質、核酸、抗原、脂質體、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技術是快速進行模型結構設計的理想工具，適用于衍射光柵、等離子特征、任意固態圖案（包括光掩模）。先利用DPN系統將抗刻蝕的材料轉移到預定的基底表面，點印尺寸從50nm到2um，隨后將基底浸入到腐蝕液中去除點印圖案以外的所有區域的材料，*終點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）
作為一種快速經濟的微印刷技術，DPN技術可以將圖案材料點印到平面或者已有的微米/納米結構中，從而廣泛應用到bottom-up制備領域，并且可以用于生物芯片功能化、PDMS印章、微流管、膜和納米線。
獨特的優勢
※ 點印大小：50nm-10um
MEMS專業制備的“筆”尖非常適合于沉積小分子或者液體材料，并且能夠控制點印的尺寸大小。通過控制“筆”尖在基底表面的停留時間和沉積的環境條件，NLP2000的使用者可以很快很容易地創造出從納米到微米尺寸大小的點。功能強大、使用方便的系統軟件驅動高精確度的掃描移動平臺來確保在X、Y、Z三維平面上點印的納米分辨率和穩定性。
※ 使用一種或多種材料靈活快速點印制備圖案
使用NLP2000 ，研究人員可以很快的創造出獨特的圖案，并且從設計圖案到點印材料一共不超過一個小時。首先將小分子或者液體分子等“墨水”材料從墨水池流經微流管運輸再裝載到“筆”尖陣列上的儲水槽。“筆”尖陣列上的每一個“筆”尖都可以裝載一種特定的“墨水”材料。一旦“筆”尖裝載好“墨水”， NLP2000就可以同時將多種不同“墨水”材料點印在預定的的基底上，且點印的圖案特征是復雜多樣的，*終創造出用戶自定義的結構。
※ 沉積過程不損傷生物材料
NLP2000沉積蛋白質、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構和功能的極端條件。因此，DPN系統所制備圖案中生物分子可以保持良好的活性。“筆”尖能夠成功地點印粘度從1-20000cP的液體材料，點印的圖案大小和形狀可以各異，并且不會留下“咖啡漬”的污漬印記，而這個問題通常在其他的點印平臺都存在。
※ 可以選擇”筆“尖的數目
使用“筆”尖陣列點印材料的時候，使用單獨一個陣列和樣品可以同時使用多個“筆”尖一次性沉積出幾十到幾千個重復。精致復雜的DPN系統的掃描操作臺可以保證整個“筆”尖陣列的所有“筆”尖都一同接觸到基底，從而創造出高度一致的斑點形態。
※ 精確定位的材料沉積
高精確度的x，y平臺配合新型的成像系統和先進的軟件使得DPN平臺能夠沉積各種材料到預定的位置，同時保證納米和微米的精確度。這種精確度使得DPN系統成為一種理想的微結構功能化加工和制造的工具，可以應用到傳感器、微流體和細胞培養等領域。DPN制備過程同樣對構造納米線或者石墨烯層微機構上的電極很有應用價值。
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獨特的的應用領域
NLP2000的可以在各種環境條件下將不同的材料以多種設計方案直接沉積到預定的位置，使得其可以應用到*前沿的納米加工制備、納米工程和納米生物等領域。
※ 納米工程
超材料： 開口環形諧振器結構
光柵：大尺度衍射光柵制作
碳納米管：金屬納米顆粒（單個或一列）沉積在催化的碳納米管的生長
石墨烯：在石墨烯層上印電極
※ 微結構功能化
因為NLP2000可以將不同的材料沉積到可控的位置并保證納米級的精確度（小于10um大小），所以該平臺是微結構功能化預加工的理想工具。應用的微結構包括生物傳感器/化學傳感器陣列元件、微柱、微電極和微流體導管內部的特定位置。用戶自定義的結構。
※ 生物材料
水膠形成亞細胞結構非常適合細胞微成像、組織工程學和體外細胞培養的研究。研究者可以利用NLP2000穩定可控地在亞細胞水平點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結構的水膠聚合體，這種非常接近天然組織的環境適合用來研究組織水平細胞與外基質以及細胞與水膠上結合蛋白的相互作用。NLP2000同樣很適合點印DNA、蛋白、脂質和其他生物性材料分子以形成相應圖案。
※ 細胞生物學
DPN平臺的無損傷生物分子沉積過程和快速點印成像的能力使得其成為操作和研究活細胞的理想工具。DPN系統可以方便地制備亞細胞水平的生物材料并且吸附單細胞到這些圖案化的基底圖案上，從而研究細胞行為學內部機制，包括細胞極化、細胞形態學、遷移、粘附、分化以及干細胞系研究。使用DPN沉積水膠，研究者可以監測吸附到外基質材料的單一細胞水平的生物學效應，包括單細胞之間的相互作用以及單細胞與外部微環境的相互作用。
※ 多蛋白分析
DPN系統可以在不損傷生物分子的條件下同時沉積多種蛋白成分（包括抗體）。由于DPN可以點印大小形態高度一致的抗體分子，因此可以應用到納米蛋白陣列，使得蛋白陣列的檢測靈敏度大大提到，能檢測到極低含量的蛋白標記物，而且每個分析樣本只需要不到1ul用量，所以DPN是多蛋白表達譜分析和蛋白質組功能學研究的理想平臺。
文獻列表：
PDMS Deposition for OpticalDevices by Dip-Pen Nanolithography.Macromolecular.
Materials and Engineering， 2017
Large-Area Patterning of MetalNanostructures by Dip-Pen Nanodisplacement Lithography for Optical Applications.
Small，2017
ChemistryBased Allergen Arrays Generated by Polymer Pen Lithography for Mast CellActivation Studies.
Small， 2016
PDMS Deposition for Optical Devicesby Dip‐Pen Nanolithography.
MacromolecularMaterials and Engineering， 2016
Solar cell efficiencyimprovement using dip-pen nanolithography.
Journalof Photonics for Energy， 2017
Patterning of Quantum Dots byDip-Pen and Polymer Pen Nanolithography. Nanofabrication，2015
Surface Modification byCombination of Dip-Pen Nanolithography and Soft Lithography for Reduction ofBacterial Adhesion.
Journal ofNanotechnology， 2018
Patterned Deposition ofNanoparticles Using Dip Pen Nanolithography For Synthesis of Carbon Nanotubes.
Journal of Nanotechnology， 2015
Phospholipid arrays on porouspolymer coatings generated by micro-contact spotting.
Journal of Nanotechnology， 2017
Combinatorial Synthesis ofMacromolecular Arrays by Microchannel Cantilever Spotting (μCS).
Advanced Materials， 2018
"Dip-Pen Nanolithographymethod for Fabrication of Biofunctionalized Magnetic Nanodiscs Applied inMedicine".
Semiconductors， 2018
Design complexity of DPNpatterning with Cr3t and Co2t metallic ions on Au (111) thin film.
ournal of Alloys and Compounds， 2018
Oxygen-implanted inducedformation of oxide layer enhances blood compatibility on titanium forbiomedical applications.
MaterialsScience and Engineering， 2016
"Structural andThermoelectric Properties of Optically Transparent Thin Films Based onSingle-Walled Carbon Nanotubes".
Physics of the Solid State， 2018
"Si/Fe flux ratioinfluence on growth and physical properties of polycrystalline β-FeSi2 thinfilms on Si(100) surface".
Journalof Magnetism and Magnetic Materials， 2016
Double epitaxy of tetragonaland hexagonal phases in the FeSe system.
Journalof Crystal Growth， 2019
"Highly porous monolith/TiO2supported Cu， Cu-Ni， Ru， and Pt catalysts in methanol steam reforming processfor H2 generation".
AppliedCatalysis A， General， 2018
