Oberfläche Herstellungsmethoden für gemusterte Ablagerung von Nanometer dicken Pinsel oder Mikrometer dick, querverbunden Filme von einer Azlactone-Block-Copolymer werden gemeldet. Kritischen experimentellen Schritte, repräsentative Ergebnisse und Grenzen der einzelnen Methoden werden diskutiert. Diese Methoden sind hilfreich für die Erstellung von funktionaler Schnittstellen mit maßgeschneiderten Körpermerkmale und einstellbaren Oberfläche Reaktivität.
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Methodenartikel
Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
In diesem Papier, Herstellungsmethoden, die neuartige Oberflächen mit Azlactone-basierten Block-Copolymer, Poly (glycidylmethacrylat Methacrylat) generieren -Block- Poly (Vinyl-Dimethyl-Azlactone) (PGMA -b- PVDMA), werden vorgestellt. Aufgrund der hohen Reaktivität der Azlactone Gruppen in Richtung Amin, Thiol und Hydroxyl-Gruppen modifizierbar PGMA -b- PVDMA Oberflächen mit sekundären Moleküle chemisch oder biologisch funktionalisierten Schnittstellen für eine Vielzahl von Anwendungen zu erstellen. Frühere Berichte der gemusterten PGMA -b- PVDMA Schnittstellen haben traditionellen Top-Down-Musterung Techniken verwendet, die ungleichmäßige Filme und schlecht kontrollierten Hintergrund Chemikalien erzeugen. Hier beschreiben wir individuelle Musterung Techniken, die es präzise Ablagerung von sehr einheitliche PGMA -b- PVDMA Filme im Hintergrund ermöglichen, sind chemisch inert oder das Biomolekül-abweisende Eigenschaften haben. Wichtig ist, sollen diese Methoden Kaution PGMA -b- PVDMA-Filme in einer Art und Weise, die völlig Azlactone Funktionalität durch jeden Bearbeitungsschritt bewahrt. Gemusterte Filme zeigen gut kontrollierte stärken, die Polymer-Bürsten entsprechen (~ 90 nm) oder hoch vernetzte Strukturen (~ 1 – 10 μm). Pinselmuster entstehen mit entweder der Parylene abheben oder Schnittstelle Regie Montageverfahren beschrieben und sind nützlich für präzise Modulation von insgesamt Reaktivität Oberfläche entweder die PGMA -b- PVDMA Muster Dichte einstellen oder die Länge des VDMA Blocks. Im Gegensatz dazu die dicken querverbunden PGMA -b- PVDMA Muster stammen mit einer angepassten Mikro-Kontakt-Drucktechnik und bieten den Vorteil der höheren Belastung oder Erfassung von Sekundärmaterial aufgrund höherer von Oberfläche zu Volumen-Verhältnis. Experimentelle Anleitung, kritischen Film Charakterisierungen und Fehlersuche Führer für jede Herstellung Methode diskutiert.
Einleitung
Entwicklung von Fertigungstechniken, die vielseitige und präzise Steuerung der chemischen und biologischen Oberflächenfunktionalität zulassen ist wünschenswert, dass eine Vielzahl von Anwendungen, von der Aufnahme von Umweltkontaminanten zur Entwicklung der nächsten generation Biosensoren, Implantate und Gewebetechnik Geräte1,2. Funktionelle Polymere sind hervorragende Materialien für Oberflächeneigenschaften durch "Pfropfen aus" oder "Pfropfen auf" Techniken3-tuning. Diese Ansätze ermöglichen Kontrolle der Oberfläche Reaktivität anhand der chemische Funktionalität von Monomeren und Mol....
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Protokoll
(1) PGMA -b- PVDMA Synthese20
- Synthese von PGMA Makro-Kette Transferstelle (Makro-CTA)
- Verwenden Sie ein 250-mL Rundboden Reaktion flask mit Polytetrafluorethylen beschichtet magnetische Stir Bar ausgestattet.
- Kombinieren Sie 14,2 g glycidylmethacrylat Methacrylat GMA (142.18 g/Mol) mit 490,8 mg 2-Cyano-2-Propyl-Dodecyl-trithiocarbonates (CPDT) (346.63 g/Mol) und 87,7 mg 2, 2′-Azobis (4-Methoxy-2,4-Dimethyl-Valeronitrile) (V-70) (308.43 g/Mol) (Molverhältnis von CPDT: V-70 = 5:1), und Benzol (100 mL) in die Luft frei um unteren Kolben.
- Das Reaktionsgemisch mit Argon entgasen und 30 min köcheln. An....
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Ergebnisse
Kontaktwinkel Messungen können verwendet werden, um die Funktionalisierung von Silizium mit PGMA-b-PVDMA zu bewerten. Abbildung 1 zeigt die Kontaktwinkel der Silizium-Substrat während die verschiedenen Bearbeitungsschritte. Hydrophile Verhalten der Plasma gereinigt-Silizium-Substrat wird in Abbildung 1 bgezeigt. Der Kontaktwinkel nach Polymer Spin coating und Glühen 75° ± 1 ist °(Figur 1.......
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Diskussion
Dieser Artikel stellt drei Ansätze zur Strukturierung PGMA -b- PVDMA, jeweils mit einem Satz von vor- und Nachteile. Parylene-Lift-Off-Methode ist eine vielseitige Methode zur Strukturierung von Block-Copolymere im Mikro-bis nanoskaligen Auflösung und wird als eine Ablagerung Maske in andere Musterung Systeme33,34,35. Aufgrund seiner relativ schwachen Oberflächenhaftung kann Parylene-Schablone leicht durch Ultraschallbe.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Diese Forschung wurde unterstützt von der Kansas State University. Ein Teil dieser Forschung wurde in der Mitte für Anwendungspotential Materialwissenschaften durchgeführt am Oak Ridge National Laboratory von wissenschaftlichen Benutzer Einrichtungen Division, Büro der grundlegenden Energiewissenschaften sowie U.S. Department of Energy gesponsert wird.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Material | |||
| Ethanol, ≥ 99,5 % | Sigma-Aldrich | 459844-HCL | |
| , 1,019 N in H2O | Fluka Analytisches | 318949-Aceton | |
| , ≥ 99,5 % | Sigma-Aldrich | 320110-Benzol | |
| , ≥ 99,9 % | Sigma-Aldrich | 270709 | - |
| Isopropanol, ACS-Reagenz ≥ 99,5 % | Sigma-Aldrich | 190764 | |
| Hexan | Fisher Chemical | H292-4-Argon | |
| Matheson Gas | |||
| G1901175-Tetrahydrofuran (THF), > 99,9 % | Sigma-Aldrich | ||
| 401757-Pluronic F-127 | Sigma-Aldrich | P2443-Polydimethylsiloxan | |
| (PDMS) Slygard 184 | Dow Corning | 4019862-Trichlor | |
| (1H,1H,2H,2H-perfluoroctyl)silan (TPS), 97% | Sigma-Aldrich | 448931 | Es ist giftig. Arbeiten Sie damit unter der Haube |
| Wasserfreies Chloroform, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 372978-Positive | |
| Fotolack AZ1512 | MicroChemicals | AZ 1512 | bernsteinrote Flüssigkeit, Dichte 1,083 g/cm3, der Schleuderbeschichtungsschritt sollte unter der Haube durchgeführt werden |
| Entwickler AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ300 MIF | klare farblose Flüssigkeit mit leichtem Amingeruch und einer Dichte von 1 g/cm3 |
| 1,2-Vinyl-4,4-dimethylazlacton (VDMA) | Isochem North America, LLC | VDMA-2-cyano-2-propyldodecyltrithiocarbonate | |
| (CPDT) | Sigma-Aldrich | ||
| 723037-2,2′-Azobis (4methoxy-2,4-dimethylvaleronitri) (V-70) | Wako Spezialchemikalien | CAS-Nr. 15545-97-8, EINECS Nr. 239-593-8-Parylene | |
| N | Speziallacksysteme | 15B10004 | - |
| Name | Unternehmen | Katalognummer | <>Kommentare |
| Ausrüstung | |||
| Parylene Coater | Spezialbeschichtungssysteme | SCS Labcoater (PDS 2010) | -Maskenausrichtungssystem |
| Neutronix | Quintel NXQ8000 | - | |
| Sauerstoff-Plasma-Ätzer | Oxford Instruments | Plasma Lab System 100-Oberflächen-Profilometer | |
| Veeco | Dektak 150 | Scan-Typ war Standard-Hügel. Die Scandauer und -kraft betrugen 120 s bzw. 1 mg. | |
| Hellfeld-Standmikroskop | Olympus Corporation | BX51-Sauerstoff-Plasma | |
| Reiniger | Harrick Plasma | PDC-001-HP-Gedenuated | |
| Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) | Perkin Elmer | ATR-FTIR 100-Rasterkraftmikroskopie | |
| (AFM) | PicoPlus | Picoplus Rasterkraftmikroskop | Veeco MLCT-E Ausleger mit einer Federkonstante von 0,5 N/m. Die Scangeschwindigkeiten variierten zwischen 0,25 und 1 Hz. |
| Rasterelektronenmikroskopie (REM) | Hitachi Science Systems Ltd., Tokio, Japan | - | - |
| Drehwerkzeug-Arbeitsplatz | Dremel | Modell 220-01-Spin | |
| Coater | Smart Coater | SC100-Vakuumofen | |
| Yamato Scientific Co. | PKD-C6(5)000) | - | |
| Größenausschlusschromatographie (SEC) | Waters Alliance 2695 Separationsmodul | 720004547EN-Brechungsindex-Detektor | |
| RI) | Waters | Modell 2414-Photodioden-Array-Detektor | |
| Waters | Modell 2996, | 716001286-Mehrwinkel-Lichtstreudetektor | |
| (MALS) | Wyatt Technology | miniDAWN TREOS | II-Viskosimeter |
| Wyatt Technologie | Viscostar-PLgel | ||
| 5 & Mikro; m mixed-C Säulen (300 x 7,5 mm) | Agilent | 5 & micro; m gemischt-C-Säulen-Ellipsometer | |
| J. A. Woollam | alpha-SE | Cauchy-Modell, PGMA- und PVDMA-Schichten hatten Brechungsindizes von 1,50 und 1,52 bei 632 nm | |
| Ultraschall-Ultraschallgerät | Fischer Scientific | FS-110H | - |
Referenzen
- Faia-Torres, A., Goren, T., Textor, M., Pla-Roca, M. Patterned Biointerfaces. Comprehensive biomaterials. , 1st edition, Elsevier publications. 181-201 (2017).
- Ogaki, R., Alexander, M., Kingshott, P. Chemical patterning in biointerface science. Materials Today. 13 (4), 22-35 (2010).
- Rungta, A., et al. Grafting bimodal....
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Nachdrucke und Genehmigungen
