利用含唑啉酮功能化嵌段共聚物的刷状与交联薄膜制备反应性表面

这些方法采用聚对二甲苯剥离界面定向组装和定制的微接触印刷技术。这些方法旨在实现对图案化聚合物厚度的高度均匀性和精确控制。此外，这些方法还能够在完全保留多功能吖内酯官能团的情况下沉积PGMA嵌段PVDMA薄膜，因为吖内酯基团可在开环加成反应中迅速与亲核试剂偶联。

基于吖内酯的聚合物薄膜被广泛应用于多种环境和生物领域，包括分析物捕获、细胞培养以及防污和抗粘附涂层。开始实验前，配制5毫升重量百分比为1%的PGMA-b-PVDMA无水氯仿溶液。随后，开启氧气等离子体清洗仪，将一块尺寸为2厘米×2厘米、表面带有80纳米厚或1纳米厚聚对二甲苯N涂层的硅基底放入腔室中。

将腔室抽真空至低于400毫托的真空表压。略微打开计量阀，使空气进入腔室。等待至表压达到800至1000毫托。

将等离子清洗机设置为高射频功率（例如 30 瓦），并对基底进行三分钟的等离子处理。处理完成后，关闭真空泵中的射频功率。在完成等离子清洗后的 10 分钟内，将经过等离子处理的基底固定在旋涂仪的卡盘上。

将旋涂仪设置为 1,500 RPM 转速，运行 15 秒。随后，在基底上滴加 100 微升 PGMA-b-PVDMA 溶液，并在滴加溶液后一至两秒内开始对基底进行旋涂。将薄膜置于真空烘箱中，在一个大气压的真空条件下、110 摄氏度下退火 18 小时。

让样品在室温空气中冷却。最后，将样品在20毫升丙酮或氯仿中进行10分钟的超声处理，以去除聚对二甲苯。在氮气流下干燥基底，然后储存。

为开始制备化学或生物惰性的硅基底，按照前述方法对裸硅基底进行三分钟的等离子体清洗。随后，在通风橱中，用移液器将100微升TPS加入培养皿中。在完成等离子体清洗后的五到十分钟内，将经等离子体处理的基底放入盛有TPS的培养皿中，并置于真空干燥器内。

将干燥器抽真空至750托（torr）以开始TPS沉积。让TPS在基底上沉积一小时，以获得化学惰性基底。若需制备生物惰性基底，则将硅烷化基底浸入含0.7%（重量/体积）泊洛沙姆407的超纯水溶液中18小时，从而在TPS包被的基底上形成聚乙二醇（PEG）层。

随后，在五分钟内用30毫升超纯水冲洗生物惰性基底三次。接下来，用正性光刻胶对化学或生物惰性基底进行图形化，并刻蚀暴露至硅表面的区域。然后将样品在丙酮中进行超声处理10分钟，以去除聚对二甲苯层。

在氮气环境下干燥样品。将基底固定在旋涂仪卡盘上，并将旋涂仪设定为1,500 RPM，持续15秒。在基底上施加100微升重量百分比为1%的PGMA-b-PVDMA溶于无水氯仿的溶液，并在施加后1至2秒内开始旋涂。

将所得聚合物薄膜置于真空烘箱中，在一个大气压的真空条件下、110摄氏度下退火18小时。用丙酮或氯仿超声处理10分钟，以去除背景区域中物理吸附的聚合物。随后在氮气氛围下干燥样品。

开始微接触印刷过程时，先用 TPS 对硅模板进行硅烷化处理以制备微柱阵列。然后，按十比一的比例将 40 至 50 克 PDMS 基体与固化剂混合。采用软光刻技术将 PDMS 块材图案化，形成微柱阵列。

从样品块上切割一块 1.5 × 1.5 厘米的印模。清洁并干燥印模，然后使用 TPS 对印模进行硅烷化处理。接着，将双面胶带贴在钻孔机支架的载物台上。

然后，配制5毫升浓度为0.25%至1%（质量分数）的PGMA-b-PVDMA在无水氯仿中的溶液。将硅烷化印章浸入该溶液中至少3分钟。立即对一块2厘米×2厘米的裸硅基底进行等离子体处理3分钟。

在完成等离子清洗后的五分钟内，将印章从聚合物溶液中取出。然后，将基底和印章移至钻床支架处。将基底和印章放置在载物台的双面胶带上，基底位于下方。

将印章与基底以约每平方厘米75克力（即7.35千帕）的压力进行保形接触，持续1分钟。然后，缓慢释放压力，并用手轻轻将印章从硅基底上剥离。剥离后5分钟内，将已印刷的基底置于真空烘箱中，在110摄氏度下退火18小时。

最后，将打印的基底在丙酮或氯仿中进行超声处理十分钟，以去除物理吸附的PGMA嵌段PVDMA。用氮气吹干打印的基底，并将其存放在真空干燥器中，直至准备进行表征。聚对二甲苯剥离技术制备出的PGMA嵌段PVDMA刷状结构，对应的聚合物薄膜厚度约为90纳米。

退火对该技术至关重要，因为超声和氯仿处理会去除大部分未退火的聚合物。在裸露的硅基底上，80纳米厚的聚对二甲苯掩模比1微米厚的掩模具有更好的薄膜均匀性。在化学或生物惰性基底上进行界面导向组装，可形成90至100纳米厚的结构，且无聚对二甲苯剥离法中观察到的边缘缺陷。

通过使用不同浓度的聚合物，微接触印刷可制备出高度交联的聚合物薄膜，厚度约为三至九微米。除使用TPS和氧气等离子体处理基底外，退火对此技术至关重要，因为在超声处理后，未退火的薄膜出现了明显损伤。微接触印刷保留了氮杂内酯基团的功能性，这通过在1818 cm⁻¹处的羰基伸缩振动得以证实。

通过改变用于润湿印章的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚乙烯基二甲基硅氧烷（PGMA-b-PVDMA）溶液的浓度，微接触印刷还可实现对薄膜厚度的控制。本文表明，聚对二甲苯剥离工艺是一种可在显微镜分辨率下对嵌段共聚物进行图案化处理的通用方法。影响薄膜均匀性的关键因素是聚对二甲苯掩模的厚度。

界面导向组装图案化方法利用聚对二甲苯掩模生成氧化物图案，以引导PGMA嵌段PVDMA聚合物在化学或生物惰性表面上的自组装。本文所介绍的定制化微接触印刷方案，基本可生成更厚的PGMA嵌段PVDMA聚合物，提供更高的表面积与体积比，从而在捕获应用中增强化学或生物分析物的负载能力，在细胞培养应用中改善细胞的黏附性、存活率和增殖能力。本文所描述的方法与结果展示了多种生成PGMA嵌段PVDMA聚合物图案化界面的途径。

可根据具体应用采用这些方法制备具有该聚合物刷状或交联结构的表面。