海藻糖蛋白类电子束光刻胶

在衬底上制备多种蛋白质的图形组合在组织工程、诊断、传感以及蛋白质等很多领域具有广泛的应用。电子束曝光做为高分辨、可制备复杂结构的无掩膜图形加工方法，当用在蛋白质图形制备时会遇到以下的问题：高真空及高能束辐照会对蛋白质产生损伤，显影液会对蛋白质的性质产生影响等。怎样将多种蛋白质物质在越来越小的空间尺度精准的按设计排布并实现多功能应用，仍是一个难题。

最近，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校化学与生化系的Bat等发明了一种新的海藻糖蛋白（poly(SET)）类电子束光刻胶，这种物质具有聚苯乙烯的骨架结构，电子束辐照可以产生交联反应（负胶）。在加工过程中可以保护已加工好的蛋白质图形，使其免受真空及电子束辐照影响。此外，海藻糖侧链为水溶性，可以采用水显影。该光刻胶的工艺过程如图1所示，首先将海藻糖蛋白及需要制作的蛋白质溶解在水中得到相应的光刻胶，然后涂覆到衬底上；之后进行电子束曝光，采用水进行显影，得到蛋白质图形；重复以上步骤，经对准曝光可实现不同蛋白质图形在同一基片上的精确制备。荧光发光测试表明图形化后的蛋白质能保持很好的活性，即利用该光刻胶制备蛋白质图形对其性质没有明显影响。此外，作者还采用不同材料制备了蛋白质图形，荧光发光（信噪比）测试显示采用Poly(SET)光刻胶制备的蛋白质活性保持的最好，其它蛋白质物质无法有效消除电子束曝光过程引入的负面影响，如图2所示。进一步，采用该光刻胶及光刻工艺，他们在同一衬底上制备了不同蛋白质（鸡，人以及老鼠免疫球蛋白）的微纳尺度的多种图形阵列，如图3所示。该研究为生物传感、生物活性界面、生物催化等研究提供了新的手段。相关成果发表在近期的Nature Communications 6,654 (2015)上。

图1：多层蛋白质图形的EBL对准加工流程。

图2：不同光刻胶材料制备的蛋白质图形的荧光发光（信噪比）测试比较。

图3：利用海藻糖蛋白光刻胶在同一衬底上实现的不同蛋白质的纳米尺度组合图形。