定向装载系统及装载粒子于井中的定向方法与流程

本揭露是有关于一种装载系统，特别是有关于一种定向装载系统及装载粒子于井中的定向方法。

背景技术：

多数传统的化学或生化分析是以“大量”测量作为基础。在该些测量中，对多个分子在一定体积的样品溶液内的集体行为进行量测，以决定分子特性。然而，在诸多情况中，并无法使用大量测量方法，例如，对于一给定的技术在侦测待测分子(target molecule)灵敏度的限制上，当样品体积过小或待测分子浓度太低时。近年来，对单一待测分子的侦测已为可能。且单分子侦测较传统大量测量可提供更高灵敏度及更多详细信息。单分子仪器灵敏度的发展亦可望成为高灵敏度生物分子侦测与诊断的新机会。

在单分子侦测的领域中，在装载待测分子至反应/观测区的过程中会发生某些困难及产生待测分子聚集的现象。

因此，开发一种可提升待测分子装载效率与明确侦测待测分子信号的进步系统及方法是众所期待的。

技术实现要素：

此处的实施例提供藉由静电力、磁力或其组合的方式将粒子定向装载于井中的系统及方法。根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统。该定向装载系统包括：一基板；多个井，形成于该基板中，每一井具有一底部与侧壁；多个粒子，装载于该等井中，其中该粒子包括一核心结构、一内层，该内层包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)并部分覆盖该核心结构、以及一外层，形成于该内层上，使得一部分未覆盖该内层与该外层的该核心结构露出；以及一金属层，包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)，并部分沉积于该等井的该等侧壁中，对应该内层，其中该金属层吸引该内层使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部，或该外层定向朝该井的该底部。在部分实施例中，该金属层与该内层具有相同材料。该露出的核心结构可选择性地为负电分子所修饰，该等井的该底部可选择性地为正电分子所修饰，使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部。或该外层可选择性地为负电分子所修饰，该等井的该底部可选择性地为正电分子所修饰，使得该外层定向朝该井的该底部。在部分实施例中，该外层可选择性地设置。在部分实施例中，该露出的核心结构为一覆盖层(coating layer)所覆盖。

根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统。该定向装载系统包括：一基板；多个井，形成于该基板中，每一井具有一底部与侧壁，其中该等井的该底部为正电分子所修饰；以及多个粒子，装载于该等井中，其中该粒子包括一核心结构、选择性地一内层，该内层包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)并部分覆盖该核心结构、以及一外层，形成于该内层上，或直接形成于该核心结构上，使得一部分未覆盖该内层与该外层的该核心结构露出，其中该露出的核心结构为负电分子所修饰，或是该外层为负电分子所修饰，使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部，或该外层定向朝该井的该底部。

根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统。该定向装载系统包括：一基板；多个井，形成于该基板中，每一井具有一底部与侧壁；多个粒子，具有磁性珠，装载于该等井中；以及一金属层，包括磁性材料，沉积于该等井的该等侧壁中，对应该等磁性珠，其中该金属层吸引该磁性珠使得该磁性珠定向朝该井的该底部。在部分实施例中，该金属层与该等磁性珠具有相同材料。该磁性珠可选择性地为负电分子所修饰，该等井的该底部可选择性地为正电分子所修饰，使得该磁性珠定向朝该井的该底部。

根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统。该定向装载系统包括：一基板；多个井，形成于该基板中，每一井具有一底部与侧壁，其中该等井的该底部为正电分子或负电分子所修饰；以及多个粒子，装载于该等井中，其中该粒子包括一核心结构、一内层，该内层包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)并部分覆盖该核心结构、以及一外层，为电中性分子所修饰，形成于该内层上，使得一部分未覆盖该内层与该外层的该核心结构露出，其中该露出的核心结构为负电分子或正电分子所修饰，使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部。

根据本揭露的一实施例，提供一种装载粒子于井中的定向方法。该装载粒子于井中的定向方法包括：提供一基板，具有多个井形成于其中，每一井具有一底部与侧壁，其中一金属层，包括磁性材料，沉积于该等井的该等侧壁中；提供多个粒子，其中该粒子包括一核心结构、一内层，包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)并部分覆盖该核心结构、以及一外层，形成于该内层上，使得一部分未覆盖该内层与该外层的该核心结构露出；以及装载该等粒子于该等井中，其中该金属层吸引该内层，使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部，或该外层定向朝该井的该底部。在部分实施例中，该金属层与该内层具有相同材料。

根据本揭露的一实施例，提供一种装载粒子于井中的定向方法。该装载粒子于井中的定向方法包括：提供一基板，具有多个井形成于其中，每一井具有一底部与侧壁，其中一金属层，包括磁性材料，沉积于该等井的该等侧壁中；提供多个粒子，其中该粒子包括一核心结构、一内层，包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)并部分覆盖该核心结构、以及一外层，形成于该内层上，使得一部分未覆盖该内层与该外层的该核心结构露出；以及装载该等粒子于该等井中，其中该金属层吸引该内层。该装载粒子于井中的定向方法更包括：以负电分子修饰该露出的核心结构，以正电分子修饰该等井的该底部，使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部，或是以负电分子修饰该外层，以正电分子修饰该等井的该底部，使得该外层定向朝该井的该底部。在部分实施例中，该金属层与该内层具有相同材料。

根据本揭露的一实施例，提供一种装载粒子于井中的定向方法。该装载粒子于井中的定向方法包括：提供一基板，具有多个井形成于其中，每一井具有一底部与侧壁，其中该等井的该底部为正电分子所修饰；提供多个粒子，其中该粒子包括一核心结构、一内层，包括铁、钴、镍或其合金(i.e.磁性材料)并部分覆盖该核心结构、以及一外层，形成于该内层上，使得一部分未覆盖该内层与该外层的该核心结构露出，其中该露出的核心结构为负电分子所修饰，或该外层为负电分子所修饰；以及装载该等粒子于该等井中，使得该露出的核心结构定向朝该井的该底部，或是，该外层定向朝该井的该底部。

根据本揭露的一实施例，提供一种装载粒子于井中的定向方法。该装载粒子于井中的定向方法包括：提供一基板，具有多个井形成于其中，每一井具有一底部与侧壁，其中该等井的该底部为双离子性分子(zwitterionic molecule)所修饰；提供多个粒子，其中该粒子包括一核心结构与一外层，部分覆盖该核心结构，使得一部分未覆盖该外层的该核心结构露出，其中该露出的核心结构或该外层为带电分子所修饰；装载含该等粒子的一溶液于该等井中；以及调控该溶液的酸碱值，使得该等双离子性分子与位于该露出的核心结构或该外层的该等带电分子带相反或相同电荷，其中该露出的核心结构或该外层为位于该等井的该底部的该等双离子性分子所吸引或排斥，使得该露出的核心结构或该外层定向朝该井的该底部或该粒子远离该井。

本揭露中，纳米粒子可提升待测分子(target molecules)的装载效率。由于侦测过程中纳米粒子的精准定向，使得待测分子所产生的信号可清楚被侦测。待测分子结合在纳米粒子上，藉由控制该粒子接有待测分子的一面朝向侦测器/传感器，达到增强待测分子信号的目的。本揭露提供藉由修饰纳米粒子、纳米井或其组合的方式将纳米粒子精准定向的方法及系统。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图2是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图3A是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图3B是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图4A是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图4B是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图5是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图6是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

图7是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；以及

图8是根据本揭露的一实施例的一种定向装载系统的剖面示意图；

其中，符号说明：

10、40、40’、100、120、160、400、400’～定向装载系统；

12～基板； 14～井；

16～井的底部； 18～井的侧壁；

20、130、170～粒子； 22～核心结构；

22’～露出的核心结构； 24～内层；

26～外层； 28～金属层；

60～负电分子； 62～正电分子；

132～磁性珠； 180～电中性分子；

d～井的宽度； h～井的深度。

具体实施方式

请参阅图1，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统10。定向装载系统10包括一基板12，多个井14，形成于基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，多个粒子20，装载于井14中。粒子20(例如:Janus粒子)包括一核心结构22、一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，形成于内层24上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出，以及一金属层28，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分沉积于井14的侧壁18中，对应内层24。金属层28吸引内层24使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。金属层28与内层24可选择性地具有相同材料。

在此实施例中，金属层28沉积于侧壁18的上部，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。举例来说，金属层28沉积于侧壁18的位置，位于井深的二分之一、三分之二或四分之三以上。

在部分实施例中，金属层28上方的基板12可包括非磁性材料，例如硅、金、铬、银、氧化硅、氧化铝、二氧化钛(TiO2)或五氧化二钽(Ta2O5)。

在部分实施例中，金属层28的厚度约为粒子20的粒径的0.1～0.3倍。

在部分实施例中，核心结构22可包括非磁性材料，例如高分子、金属氧化物、金属或钻石，高分子例如为聚苯乙烯或水凝胶，金属氧化物例如为二氧化硅或氧化铝，金属例如为金、银、铜或其合金。

在部分实施例中，外层26可包括非磁性材料，例如聚苯乙烯、水凝胶、二氧化硅、氧化铝、钻石、或金、银、铜或其合金。

在部分实施例中，内层24的厚度大约介于5～1,000纳米，或大约介于10～100纳米。

在部分实施例中，外层26的厚度大约介于5～1,000纳米，或大约介于10～100纳米。

在部分实施例中，外层26可选择性地设置。

在部分实施例中，核心结构22表面约三分之一至三分之二为内层24与外层26所包覆。

在部分实施例中，粒子20的粒径大约介于50纳米至10,000纳米(10微米)，或大约介于100纳米至10,000纳米(10微米)。

在部分实施例中，粒子20可更包括一覆盖层(未图示)，形成于露出的核心结构22’上。覆盖层可包括非磁性材料，例如聚苯乙烯、水凝胶、二氧化硅、氧化铝、钻石、或金、银、铜或其合金，其不同于外层26的材料。

在部分实施例中，井14的宽度d约为粒子20的粒径的1～3倍。

在部分实施例中，井14的深度h约为粒子20的粒径的0.1～5倍。

请参阅图2，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统100。定向装载系统100包括一基板12，多个井14，形成于基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，多个粒子20，装载于井14中。粒子20(例如:Janus粒子)包括一核心结构22、一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，形成于内层24上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出，以及一金属层28，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分沉积于井14的侧壁18中，对应内层24。金属层28吸引内层24使得外层26定向朝井14的底部16。金属层28与内层24可选择性地具有相同材料。

在此实施例中，金属层28沉积于侧壁18的下部，使得外层26定向朝井14的底部16。举例来说，金属层28沉积于侧壁18的位置，位于井深的二分之一、三分之一或四分之一以下。

在部分实施例中，外层26可选择性地设置。

请参阅图3A，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统40。定向装载系统40包括一基板12，多个井14，形成于基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，多个粒子20，装载于井14中。粒子20(例如:Janus粒子)包括一核心结构22、一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，形成于内层24上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出，以及一金属层28，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分沉积于井14的侧壁18中，对应内层24。金属层28吸引内层24使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。金属层28与内层24可选择性地具有相同材料。

在此实施例中，金属层28沉积于侧壁18的上部，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。

在部分实施例中，外层26可选择性地设置。

除此之外，露出的核心结构22’与井14的底部16为带电分子所修饰，例如，露出的核心结构22’为负电分子60所修饰，而井14的底部16为正电分子62所修饰。值得注意的是，位于露出的核心结构22’的带电分子与位于井14的底部16的带电分子带相反电荷，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。

在部分实施例中，位于露出的核心结构22’的带电分子可为一待测分子(target molecule)，例如多核苷酸或其它分子，例如蛋白质、病毒、细菌、细胞、带负电高分子或带负电粒子。

在部分实施例中，位于井14的底部16的带电分子可包括藉由酸碱值调控(例如pH<pI)的双离子性分子(zwitterionic molecule)，例如半胱胺酸-甜菜碱硅烷(cysteine-betaine(CB)silane)(pI＝5～6)。

请参阅图3B，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统40’。图3A的定向装载系统40与图3B的定向装载系统40’的差异在于，在定向装载系统40’中，露出的核心结构22’为正电分子62所修饰，而井14的底部16为负电分子60所修饰。

请参阅图4A，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统400。定向装载系统400包括一基板12，多个井14，形成于基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，多个粒子20，装载于井14中。粒子20(例如:Janus粒子)包括一核心结构22、一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，形成于内层24上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出，以及一金属层28，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分沉积于井14的侧壁18中，对应内层24。金属层28吸引内层24使得外层26定向朝井14的底部16。金属层28与内层24可选择性地具有相同材料。

在此实施例中，金属层28沉积于侧壁18的下部，使得外层26定向朝井14的底部16。

除此之外，外层26与井14的底部16为带电分子所修饰，例如，外层26为负电分子60所修饰，而井14的底部16为正电分子62所修饰。值得注意的是，位于外层26的带电分子与位于井14的底部16的带电分子带相反电荷，使得外层26定向朝井14的底部16。

在部分实施例中，位于外层26的带电分子可为一待测分子(target molecule)，例如多核苷酸(polynucleotide)或其它分子，例如蛋白质、病毒、细菌、细胞、带负电高分子或带负电粒子。

在部分实施例中，位于井14的底部16的带电分子可包括藉由酸碱值调控(例如pH<pI)的双离子性分子(zwitterionic molecule)，例如半胱胺酸-甜菜碱硅烷(cysteine-betaine(CB)silane)(pI＝5～6)。

在部分实施例中，外层26可选择性地设置。

在部分实施例中，当外层26为可选择性地设置时，带电分子则修饰于内层24上。

请参阅图4B，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统400’。图4A的定向装载系统400与图4B的定向装载系统400’的差异在于，在定向装载系统400’中，外层26为正电分子62所修饰，而井14的底部16为负电分子60所修饰。

请参阅图5，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统120。定向装载系统120包括一基板12，多个井14，形成于基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，多个粒子130，具有磁性珠132，装载于井14中，以及一金属层28，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分沉积于井14的侧壁18中，对应磁性珠132。金属层28吸引磁性珠132使得磁性珠132定向朝井14的底部16。金属层28与磁性珠132可选择性地具有相同材料。在此实施例中，金属层28沉积于侧壁18的下部，使得磁性珠132定向朝井14的底部16。在另一可选择的实施例中，如图6所示，磁性珠132为负电分子60所修饰，井14的底部16为正电分子62所修饰，使得磁性珠132定向朝井14的底部16。

在部分实施例中，位于磁性珠132的负电分子60可为一待测分子(target molecule)，例如多核苷酸(polynucleotide)或其它分子，例如蛋白质、病毒、细菌、细胞、带负电高分子或带负电粒子。

在部分实施例中，位于井14的底部16的正电分子62可包括藉由酸碱值调控(例如pH<pI)的双离子性分子(zwitterionic molecule)，例如半胱胺酸-甜菜碱硅烷(cysteine-betaine(CB)silane)(pI＝5～6)。

请参阅图7，根据本揭露的一实施例，提供一种定向装载系统160。定向装载系统160包括一基板12，多个井14，形成于基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，井14的底部16为正电分子62所修饰，多个粒子170，装载于井14中。粒子170(例如:Janus粒子)包括一核心结构22、一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，为电中性分子180所修饰，形成于内层24上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出。露出的核心结构22’为负电分子60所修饰，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。可选择性地，如图8所示，井14的底部16为负电分子60所修饰，而露出的核心结构22’为正电分子62所修饰，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。电中性分子180亦可修饰于图1～图6所示实施例的外层或粒子表面，以避免粒子之间的聚集。

在一实施例中，露出的核心结构22’为负电分子60所修饰，井14的底部16为双离子性分子所修饰。在此实施例中，环境的酸碱值低于双离子性分子的pI值，使得修饰于井14的底部16上的双离子性分子成为正电分子62，如图7所示，此时，修饰于露出的核心结构22’上的负电分子60与修饰于井14的底部16上的正电分子62产生静电吸引。

在另一实施例中，露出的核心结构为负电分子所修饰，井的底部为双离子性分子所修饰。在此实施例中，环境的酸碱值高于双离子性分子的pI值，使得修饰于井的底部上的双离子性分子成为负电分子(未图示)，此时，修饰于露出的核心结构上的负电分子与修饰于井的底部上的负电分子产生静电相斥(electrostatically repulsed)。

在部分实施例中，电中性分子180可包括磺基-甜菜碱硅烷(sulfo-betaine(SB)silane)(pI＝2～13)。

在部分实施例中，负电分子60可为一待测分子(target molecule)，例如多核苷酸(polynucleotide)或其它分子，例如，蛋白质、病毒、细菌、细胞、带负电高分子或带负电粒子。

在部分实施例中，正电分子62可包括藉由酸碱值调控(例如pH<pI)的双离子性分子(zwitterionic molecule)，例如半胱胺酸-甜菜碱硅烷(cysteine-betaine(CB)silane)(pI＝5～6)。

此外，提供装载粒子于井中的定向方法。在部分实施例中，上述方法包括以下步骤，如图1所示。提供一基板12，具有多个井14形成于其中。在基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18，以及一金属层28，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，部分沉积于井14的侧壁18中。提供多个粒子20(例如:Janus粒子)。粒子20包括一核心结构22、一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，形成于内层24上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出。内层24与金属层28可选择性地具有相同材料。装载粒子20于井14中。内层24与金属层28产生磁性吸引。在图1中，金属层28沉积于侧壁18的上部，较佳位于井深一半的上方，由于金属层28沉积于侧壁18的上部，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。请参阅图2，金属层28沉积于侧壁18的下部，较佳位于井深一半的下方，由于金属层28沉积于侧壁18的下部，使得外层26定向朝井14的底部16。

上述方法可藉由在井的底部及外层或露出的核心结构上修饰带电分子进一步获得提升。请参阅图3A，露出的核心结构22’为负电分子60所修饰，井14的底部16为正电分子62所修饰。装载粒子20于井14中。内层24与金属层28产生磁性吸引。修饰于露出的核心结构22’上的负电分子60与修饰于井14的底部16上的正电分子62产生静电吸引，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。请参阅图4A，外层26为负电分子60所修饰，井14的底部16为正电分子62所修饰。装载粒子20于井14中。内层24与金属层28产生磁性吸引。修饰于外层26上的负电分子60与修饰于井14的底部16上的正电分子62产生静电吸引，使得外层26定向朝井14的底部16。

图3A中，井14的底部16藉由例如酸碱值的调控为正电分子62所修饰。例如，井14的底部16为双离子性分子所修饰，当环境酸碱值低于双离子性分子的pI值时，该双离子性分子成为带正电分子。

此处亦提供藉由调控酸碱值控制粒子装载的方法。上述方法包括以下步骤，如图7所示。提供一基板12，具有多个井14形成于其中。在基板12中，每一井14具有一底部16与侧壁18。井14的底部16为正电分子62所修饰。提供多个粒子170(例如:Janus粒子)。粒子170包括一核心结构22、选择性地一内层24，包括磁性材料，例如铁、钴、镍或其合金，并部分覆盖核心结构22、以及一外层26，为电中性分子180所修饰，形成于内层24上，或直接形成于核心结构22上，使得一部分未覆盖内层24与外层26的核心结构22露出。露出的核心结构22’为负电分子60所修饰。装载粒子170于井14中。修饰于露出的核心结构22’上的负电分子60与修饰于井14的底部16上的正电分子62产生静电吸引，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。另选择性地，如图8所示，以负电分子60修饰井14的底部16，以正电分子62修饰露出的核心结构22’，当装载粒子170于井14中时，修饰于露出的核心结构22’上的正电分子62与修饰于井14的底部16上的负电分子60产生静电吸引，使得露出的核心结构22’定向朝井14的底部16。

因此，井14的底部16可藉由例如酸碱值的调控为负电分子60或正电分子62所修饰。举例来说，在一实施例中，露出的核心结构22’为负电分子60所修饰，井14的底部16为双离子性分子所修饰。在此实施例中，将环境的酸碱值调控至低于双离子性分子的pI值，使得修饰于井14的底部16上的双离子性分子成为正电分子62，如图7所示，此时，修饰于露出的核心结构22’上的负电分子60与修饰于井14的底部16上的正电分子62产生静电吸引(electrostatically attracted)。在另一实施例中，露出的核心结构为负电分子所修饰，井的底部亦为双离子性分子所修饰。在此实施例中，将环境的酸碱值调控至高于双离子性分子的pI值，使得修饰于井的底部上的双离子性分子成为负电分子(未图示)，此时，修饰于露出的核心结构上的负电分子与修饰于井的底部上的负电分子产生静电相斥(electrostatically repulsed)，致粒子170远离井14。

本揭露中，纳米粒子可提升待测分子(target molecules)的装载效率。由于侦测过程中纳米粒子的精准定向，使得待测分子所产生的信号可清楚被侦测。待测分子结合在纳米粒子上，藉由控制该粒子接有待测分子的一面朝向侦测器/传感器，达到增强待测分子信号的目的。本揭露提供藉由修饰纳米粒子、纳米井或其组合的方式将纳米粒子精准定向的方法及系统。

实施例

实施例1、半胱胺酸-甜菜碱硅烷(cysteine-betaine(CB)silane)的合成

合成步骤:

将三甲氧基[(3-甲基氨基)丙基]硅烷(trimethoxy[(3-methylamino)propyl]silane)与4-溴丁酸乙酯(ethyl 4-bromobutanoate)以摩尔比1:1.3混合于乙腈(ACN)中，并回流72小时。产物以冻干机进行干燥。进行玻璃表面修饰，将氧电浆处理过的玻璃沉浸于1(v/v)％溶于乙醇的产物1小时。以2.5M的盐酸处理30分钟使乙基水解之后，即可获得接枝有半胱胺酸-甜菜碱(cysteine-betaine(CB))官能基团的玻璃。

实施例2、磺基-甜菜碱硅烷(sulfo-betaine(SB)silane)的合成

合成步骤:

将5毫升的11-溴-十一碳-1-烯(11-bromo-undec-1-ene)溶于50毫升的THF于室温搅拌8小时。对混合溶液进行真空浓缩，加入50毫升的DCM浓缩两次，并以氢氧化钠进行萃取。有机溶液经无水硫酸钠过滤并于真空浓缩后，获得无色油状物N,N-二甲基-十一碳-10-烯基-胺(N,N-dimethyl-undec-10-enyl-amine)。加入3.0克的N,N-二甲基(11-氢硫基十一碳基)胺(N,N-dimethyl(11-mercaptoun decyl)amine)至1.6毫升1,3-丙磺酸(1,3-propanesultone)溶于100毫升无水丙酮的溶液中，并于室温搅拌24小时。于反应混合物过滤后，以丙酮清洗固体，并进行真空干燥，以获得白色固体3-(N,N-二甲基-十一碳-10-烯基-氨基)-丙烷-1-磺酸3-(N,N-dimethyl-undec-10-enyl-amino)-propane-1-sulfonic acid。将氮气通入由2.7克CH2CH(CH2)9N⁺(CH3)2CH2CH2CH2SO3^-与5.0毫升CH3C(O)SH溶于10毫升甲醇组成的溶液进行鼓泡。加入50毫克的ABCN，并照射溶液于室温进行光反应16小时。加入200毫升的无水丙酮，并对沉淀物进行过滤及真空干燥。产物以丙酮/甲醇进行再结晶，以获得白色固体CH3C(O)S-(CH2)11N⁺(CH3)2CH2CH2CH2SO3^-。将氮气通入由1.0克CH3C(O)S(CH2)11N⁺(CH3)2CH2CH2CH2SO3^-溶于10毫升水组成的溶液进行鼓泡10分钟。加入5毫升1.0M的氢氧化钠，并搅拌2小时。以6毫升1M的盐酸对溶液进行酸化，并过滤至闪烁瓶中，进行冷冻及冷冻干燥，即获得白色固体HS(CH2)11N⁺(CH3)2CH2CH2CH2SO3^-。

虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。