基于绿色复合纳米光刻的生物蛋白积木构建技术及其应用

In order to develop non-toxic "green" three-dimensional biological protein devices with small size, high precision, and real three-dimensions, and make research of their applications and development in bio medical field, we put forward the research named "the constructing technology and applications of biological Protein Legos based on green composite nano lithography". In view of the study of biological protein materials, we will explore the roles that the voltage, beam current, processing dose, processing sequence, protein concentration, protein molecular chain length and other key parameters of electron beam and focused ion beam play in composite lithography process. Therefore, we can clarify the modification mechanism of biological proteins after interacted with electron beam and focused ion beam. According to the processing characteristics of electron beam (bottom-up) and focused ion beam (top-down), we can explore a new method for complex 3D Protein Lego with composite biological nano lithography, and make further development of 3D biological protein functional devices in biomedical field.

为解决小尺寸、高精度、真三维的纳米结构加工的关键问题，开发无毒副物质残留的“绿色”三维生物蛋白微纳器件及在生物医疗相关领域的应用，我们提出了“基于绿色复合纳米光刻的生物蛋白积木构建技术及其应用”这一研究课题。在生物蛋白材料的研究基础上，深入探索电子束和聚焦离子束的电压、束流、加工剂量、加工次序、蛋白质浓度、蛋白分子链长度等关键参数在生物蛋白复合光刻过程中的作用，澄清生物蛋白在电子束、聚焦离子束直接作用下的改性机理。根据电子束自下而上和聚焦离子束自上而下的加工特点，探索出三维生物蛋白纳米积木的复合纳米光刻的工艺和方法，突破传统纳米加工技术难以直接制备三维生物蛋白纳米器件的技术瓶颈，进一步发展其在生物医疗相关领域的应用。

为解决小尺寸、高精度、真三维的纳米结构加工的关键问题，开发无毒副物质残留的“绿色”三维生物蛋白微纳器件及在生物医疗相关领域的应用，我们提出了“基于绿色复合纳米光刻的生物蛋白积木构建技术及其应用”这一研究课题。针对目前人们对三维复杂结构、无掩模加工、无毒副作用、高分辨率、广泛适用性的加工要求，本项目开展了基于复合纳米光刻技术的三维生物蛋白积木技术及应用研究。通过电子束和聚焦离子束复合光刻的方法实现生物蛋白三维微纳结构和器件的制备；澄清生物蛋白在复合作用下的聚合机理；开发适用于三维生物蛋白积木构建的材料功能化或生化修饰方法；拓展三维生物蛋白积木功能器件在生物医疗相关领域的应用。从考核指标来看，我们全面完成了预定指标，而且很多指标都超额完成，该项目在国家自然基金的支持下，顺利完成了，并且具有广泛的实际的应用价值。