微米柱状阵列因其特殊尺寸、高比表面积以及阵列化排布,常被用于浸润性调控以及图案化材料制备,经化学修饰可赋予微柱阵列独特的浸润特性。生物材料,如多糖和聚酯,因其高生物相容性和高降解能力,在药物负载、细胞支架等方面得到了广泛的应用。因此,我们以微米柱状阵列为基础,结合生物材料优势,开发了两种可控制备微纳器件的新策略。1.本文首先介绍了一种以超疏、高粘的微米柱状阵列硅基底为模板,通过液滴运动产生液桥并断裂,在微柱顶端粘附微液滴,从而制备尺寸均一的特殊结构微粒的新方法。即通过在微柱顶端粘附多糖预聚液,并在挥发过程中经紫外固化,制备偏平状的多糖基微凝胶(PsMH)。研究发现,制备的PsMH尺寸均一,均匀分布在微柱顶端,且通过改变凝胶预聚液浓度以及微柱直径可以有效调节PsMH尺寸,在凝胶预聚液中加入量子点后,可得到具有红色荧光的PsMH。使用相似思路,在水环境中通过粘附聚酯溶液,经溶剂挥发自组装,制备Janus毛刺状聚酯微粒(JSPMP)。研究发现通过改变聚酯溶液浓度以及聚酯分子量,可以调节Janus毛刺微粒的粒径与形貌。通过这种方法制备的生物材料微粒有望用于药物递送、纳米粒子载体以及单细胞精准给药等方面。2.之后通过结合超疏水微柱阵列以及溶剂挥发自组装,构建微纳复合结构芯片(MNSC),修饰特异性抗体后捕获循环肿瘤细胞(CTC)。CTC作为从实体瘤脱落并进入血液循环的一种细胞,与肿瘤转移与产生密切相关,在肿瘤的诊断、预防、精准给药等方面拥有广阔前景。本文研究表明,通过改变聚酯溶液的用量以及分子量,可以精确调控纳米结构的形貌与覆盖率。在修饰anti-EpCAM抗体后,MNSC能够高效、高选择性地捕获上皮种类的细胞,同时保持癌细胞的生理活性,便于进行后续分析。通过这种方法制备的MNSC在CTC捕获、液体活检等方面具有潜在的应用价值。上述两个研究方案中,我们以微米柱状阵列为基础,结合多糖、聚酯生物材料优势,制备得到了多糖微凝胶、Janus粒子及微纳复合结构芯片等微纳器件。通过理化、生物学实验,证实了特殊结构微纳器件在纳米粒子负载、肿瘤检测等方面的巨大潜力。所获得的数据为生物材料结合特殊微柱阵列的下一步应用提供了有效信息。