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在小的芯片尺寸的基材上集成多个实验室工艺是生物学和化学领域的热门研究之一，导致了各种芯片实验室（lab-on-a-chip）方案的开发。传统上，生物芯片是固定在一个小的玻璃或硅基基材上的生物分子阵列，用于药物筛选、环境分析和许多其他化学或生物应用。分子印迹聚合物（MIPs）是被使用的典型生物分子，化学、物理性质上更稳定，可以在微尺度和纳米尺度上进行化学调谐、成形和加工，已有许多合成、图案化及微纳加工的研究结果。

Cédric Ayela博士团队采用创新策略研究了喷墨打印MIP微阵列的可行性，将喷墨打印与基于受控自由基聚合CRP的纳米制造技术相结合，选择恩诺沙星（一种在兽医学中广泛使用的氟喹诺酮类抗生素）作为生物测定的靶标进行图案化制备，此外，恩诺沙星具有内在荧光，可以通过荧光显微镜评估制造的MIP图案。

实验使用了MicroFab Jetlab 4喷墨打印系统，配备喷口直径50μm的压电喷头，调整参数打印滴距不同的MIP图像，71像素图像间距为211µm；101像素图像间距为180µm；102像素图像间距为148µm；103像素图像间距为130µm。微阵列芯片的示意图和两个区域的两张显微镜图像如图1所示。

▲ 图1 TRIM上喷墨打印的MIP微阵列和“MIP”字母的显微图像。

此外，粘度、基材的表面张力和墨水的疏水性是影响喷墨打印特征的关键参数，液滴间距是为了获得均匀图案化的结构而变化的主要值。如图2所示，a-c以不同液滴间距喷墨打印的聚合“MIP”图案，图2d为光学轮廓仪测定直径65μm、厚度6.7μm的液滴特征尺寸。研究结果可以看出，通过调整液滴间距，合并单独打印的液滴，可以实现均匀的图案。

▲ 图2 (a-c)不同液滴间距喷墨打印聚合“MIP”图案的亮场图像，液滴分离，液滴半融合，液滴完全融合。比例尺尺寸为800µm；(d)分离的喷墨打印聚合物液滴的光学轮廓仪图像。

基于MIPs的喷墨打印微阵列制备的两个概念，图3显示了用于开发靶向药物恩诺沙星的MIP阵列的两种方法。在方法一（A）中，将MIP前体直接打印在基材上，并用365nm UV光源聚合。在方法二（B）中，在第一步中从三官能交联单体TRIM打印出核聚合物图案，使用了iniferter型聚合引发剂BDC通过重组终止生长的聚合物链，表现出聚合的TRIM核的“活性”特征，第二步通过再引发聚合来接枝由MIP制成的壳。图4c显示了在接枝步骤后观察到明亮的荧光。

▲ 图3 喷墨打印MIP阵列的两个概念。

▲ 图4 ( a )iniferter聚合核的明场图像；( b )核制作后的荧光图像；( c )MIP接枝后的荧光图像。

通过平衡结合实验评估了核壳制造的MIP测定的结合特性，将制造后获得的荧光值归一化并用作参考点。图5a显示了分别在制造、模板提取和在50µM恩诺沙星中孵育后的MIP接枝喷墨打印聚合物结构。在5、10和50μM恩诺沙星乙腈溶液中孵育2小时后，拍摄并分析荧光图像。荧光强度的增加显示出对分析物浓度的依赖性（图5b），氟甲喹的荧光增加明显小于恩诺沙星，表明MIP特异性靶向恩诺沙星（图5c）。 

通过喷墨打印含有活性聚合引发剂的基于TRIM的预聚物混合物，在基材上生成聚合物图案，随后通过再引发和后聚合将靶向恩诺沙星的MIP壳接枝到图案上，通过荧光显微镜对获得的MIP壳进行研究分析，证明了特异性靶标结合。喷墨打印可以与局部光聚合或通过MIP前体的局部沉积结合进行多种生物芯片的制备，为了生产由多种不同（多重）MIP阵列组成的生物芯片，自上而下和自下而上的方法都是可行的，因此喷墨打印技术可以用作多种生物芯片的制备，并具有低芯片成本、高密度化、易于操作、低样品消耗等优势。