Name: Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 9 s
Description: Erfahren Sie, wie Sie mit Parylene-Liftoff und Mikrokontaktdruck reaktive Oberflächen aus Azlacton-Blockcopolymeren herstellen. Diese Methoden ermöglichen präzise Kontrolle über Filmdicke und Oberflächenfunktionalität für biologische Anwendungen.

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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.

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

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...

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 Molekulargewicht Polymer4,5,6. Azlactone-basierte Polymere sind in diesem Zusammenhang intensiv untersucht worden, wie Azlactone Gruppen schnell mit verschiedenen nukleophile Ringöffnende Reaktionen zu koppeln. Dazu gehören primäre Amine, Alkohole und Thiole Hydrazin Gruppen, wodurch eine vielseitige Route für weitere Oberfläche Funktionalisierung7,8. Azlactone-basierte Polymerfolien wurden in verschiedene ökologische und biologische Anwendungen einschließlich Analyten zu erfassen,9,10, Zelle Kultur6,11und Antifouling-/ Anti-Haft Beschichtungen12. In vielen Anwendungen in der Biologie ist die Musterung Azlactone Polymerfolien bei Nano Mikrometer Länge Skalen wünschenswert räumliche Kontrolle über Biomolekül Präsentation, zellulären Interaktionen zu erleichtern oder Oberfläche Interaktionen13modulieren, 14,15,16,17,18. Daher sollten Herstellungsmethoden entwickelt werden, um hohe Muster Gleichförmigkeit und gut kontrollierte Schichtdicke zu bieten, ohne chemische Funktionalität19.
In letzter Zeit entwickelt Lokitz Et Al. eine PGMA -b- PVDMA-Block-Copolymer die Oberfläche Reaktivität zu manipulieren konnte. PGMA Blöcke paar oxid-Auflageflächen, Gewinnung hoch und einstellbaren Oberfläche Dichte von Azlactone Gruppen20. Früher gemeldeten Methoden zur Strukturierung dieses Polymers für die Schaffung von biofunktionellen Schnittstellen traditionellen Top-Down-Photolithographie Ansätze, die ungleichmäßige Polymerfolien mit Hintergrund Regionen mit Rückständen kontaminiert generiert Photoresist Material, verursachen hohe chemische und biologische Interaktionen unspezifisch21,22,23. Hier verursacht Versuche, Hintergrund Regionen passiviert Kreuzreaktionen mit Azlactone Gruppen, Kompromisse bei der Polymer-Reaktivität. Unter Berücksichtigung dieser Einschränkungen haben wir vor kurzem entwickelt Techniken zur Musterung Pinsel (~ 90 nm) oder hoch vernetzt (~ 1 – 10 μm) Filme PGMA -b- PVDMA in chemisch oder biologisch inert Hintergründe in einer Weise, die die Chemikalie vollständig bewahrt Funktionalität der Polymer-24. Diese vorgestellten Methoden nutzen Parylene-Lift-Off, unter der Regie von Schnittstelle Montage (IDA) und benutzerdefinierte Microcontact Drucktechniken (μCP). Sehr detaillierte experimentelle Methoden für diese Musterung Ansätze sowie kritischen Film Charakterisierungen und Herausforderungen und Einschränkungen verbunden mit jeder Technik werden hier in schriftlicher und video-Format vorgestellt.

<table><tbody><tr><td><stark>Material</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ethanol, &ge; 99,5 %</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td></td> <td>459844-HCL</td></tr><tr><td>, 1,019 N in H2O</td><td>Fluka Analytisches</td><td></td> <td>318949-Aceton</td></tr><tr><td>, &ge; 99,5 %</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>320110-Benzol</td><td></td></tr><tr><td>, &ge; 99,9 %</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>270709</td><td>-</td></tr><tr><td>Isopropanol, ACS-Reagenz &ge; 99,5 %</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>190764</td><td></td></tr><tr><td>Hexan</td><td>Fisher Chemical</td><td>H292-4-Argon</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Matheson Gas</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>G1901175-Tetrahydrofuran (THF), > 99,9 %</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>401757-Pluronic F-127</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2443-Polydimethylsiloxan</td><td></td></tr> <tr><td>(PDMS) Slygard 184</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>4019862-Trichlor</td></tr> <tr><td>(1H,1H,2H,2H-perfluoroctyl)silan (TPS), 97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448931</td><td>Es ist giftig. Arbeiten Sie damit unter der Haube</td></tr><tr><td>Wasserfreies Chloroform, &ge; 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td> <td>372978-Positive</td></tr> <tr><td>Fotolack AZ1512</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ 1512</td><td>bernsteinrote Flüssigkeit, Dichte 1,083 g/cm3, der Schleuderbeschichtungsschritt sollte unter der Haube durchgeführt werden</td></tr><tr><td>Entwickler AZ 300 MIF</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ300 MIF</td><td>klare farblose Flüssigkeit mit leichtem Amingeruch und einer Dichte von 1 g/cm3</td></tr><tr><td>1,2-Vinyl-4,4-dimethylazlacton (VDMA)</td><td>Isochem North America, LLC</td><td>VDMA-2-cyano-2-propyldodecyltrithiocarbonate</td><td></td></tr> <tr><td>(CPDT)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>723037-2,2&prime;-Azobis (4methoxy-2,4-dimethylvaleronitri) (V-70)</td><td>Wako Spezialchemikalien</td><td>CAS-Nr. 15545-97-8, EINECS Nr. 239-593-8-Parylene</td><td></td></tr> <tr><td>N</td><td>Speziallacksysteme</td><td>15B10004</td><td>-</td></tr><tr><td>Name</td><td>Unternehmen</td><td>Katalognummer</td>strong<td><>Kommentare</td></tr><tr><td>Ausrüstung</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parylene Coater</td><td>Spezialbeschichtungssysteme</td><td>SCS Labcoater (PDS 2010)</td><td>-Maskenausrichtungssystem</td></tr> <tr><td></td><td>Neutronix</td><td>Quintel NXQ8000</td><td>-</td></tr><tr><td>Sauerstoff-Plasma-Ätzer</td><td>Oxford Instruments</td><td>Plasma Lab System 100-Oberflächen-Profilometer</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td>Scan-Typ war Standard-Hügel. Die Scandauer und -kraft betrugen 120 s bzw. 1 mg.</td></tr><tr><td>Hellfeld-Standmikroskop</td><td>Olympus Corporation</td><td>BX51-Sauerstoff-Plasma</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; Reiniger</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-001-HP-Gedenuated</td><td></td></tr> Total <tr><td>Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR)</td><td>Perkin Elmer</td><td>ATR-FTIR 100-Rasterkraftmikroskopie</td><td></td></tr> <tr><td>(AFM)</td><td>PicoPlus</td><td>Picoplus Rasterkraftmikroskop</td><td>Veeco MLCT-E Ausleger mit einer Federkonstante von 0,5 N/m. Die Scangeschwindigkeiten variierten zwischen 0,25 und 1 Hz.</td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskopie (REM)</td><td>Hitachi Science Systems Ltd., Tokio, Japan</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Drehwerkzeug-Arbeitsplatz</td><td>Dremel</td><td>Modell 220-01-Spin</td><td></td></tr> <tr><td>Coater</td><td>Smart Coater</td><td>SC100-Vakuumofen</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Yamato Scientific Co.</td><td>PKD-C6(5)000)</td><td>-</td></tr><tr><td>Größenausschlusschromatographie (SEC)</td><td>Waters Alliance 2695 Separationsmodul</td><td>720004547EN-Brechungsindex-Detektor</td><td></td></tr> (<tr><td>RI)</td><td>Waters</td><td>Modell 2414-Photodioden-Array-Detektor</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Waters</td><td>Modell 2996,</td> <td>716001286-Mehrwinkel-Lichtstreudetektor</td></tr> <tr><td>(MALS)</td><td>Wyatt Technology</td><td>miniDAWN TREOS</td> <td>II-Viskosimeter</td></tr><tr><td></td><td>Wyatt Technologie</td><td>Viscostar-PLgel</td><td></td></tr> <tr><td>5 & Mikro; m mixed-C Säulen (300 x 7,5 mm)</td><td>Agilent</td><td>5 & micro; m gemischt-C-Säulen-Ellipsometer</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>J. A. Woollam</td><td>alpha-SE</td><td>Cauchy-Modell, PGMA- und PVDMA-Schichten hatten Brechungsindizes von 1,50 und 1,52 bei 632 nm</td></tr><tr><td>Ultraschall-Ultraschallgerät</td><td>Fischer Scientific</td><td>FS-110H</td><td>-</td></tr></tbody></table>

herstellung von reaktiven oberflächen mit pinsel-like und querverbunden filme von azlactone funktionalisiert block-copolymere

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

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.

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...

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.

Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

Diese vorgestellten Verfahren verwenden Parylene-Liftoff-Grenzflächen-gerichtete Montage und kundenspezifische Mikrokontaktdrucktechniken. Die Methoden sind so konzipiert, dass sie eine hohe Gleichmäßigkeit und Kontrolle über die Dicke des Musterpolymers bieten. Diese Methoden sind auch darauf ausgelegt, PGMA-Block-PVDMA-Schichten abzuscheiden und gleichzeitig die vielseitige Azlactonfunktionalität vollständig zu erhalten, da Azlactongruppen in Ringöffnungsadditionsreaktionen schnell an Nukleophile koppeln können.Polymerfolien auf Azlactonbasis werden in vielen verschiedenen ökologischen und biologischen Anwendungen eingesetzt, darunter Analyteinfang, Zellkultivierung sowie Antifouling- und Antiadhäsivbeschichtungen. Zu Beginn des Verfahrens bereiten Sie fünf Milliliter einer Ein-Gewichtsprozent-Lösung von PGMA b PVDMA in wasserfreiem Chloroform vor. Schalten Sie dann einen Sauerstoff-Plasmareiniger ein und legen Sie ein zwei mal zwei Zentimeter großes Siliziumsubstrat, das mit einer 80 Nanometer dicken oder einer ein Nanometer dicken Schicht aus Parylene N strukturiert ist, in die Kammer.Pumpen Sie die Kammer auf weniger als 400 Milli Torr Vakuummeterdruck ab. Öffnen Sie das Dosie

fabricating-reactive-surfaces-with-brush-like-crosslinked-films

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Gerüste, die in kranio-maxillofaziale (CMF) Knochendefekte passen können und gleichzeitig Osteokonduktivität und Bioaktivität aufweisen, sind von Interesse. Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines Formgedächtnisgerüsts auf der Basis von Polycaprolactondiacrylat (PCL-DA) unter Verwendung eines Lösungsmittelguss-Partikelauslaugungsverfahrens (SCPL) unter Verwendung einer geschmolzenen Salzschablone und des Aufbringens einer bioaktiven Polydopaminbeschichtung.

Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte &quot;Self-Montage&quot; Formgedächtnispolymer Scaffold

Zwei- und dreidimensionale superhydrophobe Polymermaterialien werden durch Elektrospinnen oder Elektrospritzen biologisch abbaubarer Polymere hergestellt, die mit einem Polymer mit niedrigerer Oberflächenenergie ähnlicher Zusammensetzung gemischt werden.

Herstellung Superhydrophobe Polymere Materialien für biomedizinische Anwendungen

Nanoskalige Meeresinseloberflächen, die aus thermoresponsiven Blockcopolymeren bestehen, wurden mit der Langmuir-Schaefer-Methode hergestellt, um die spontane Zelladhäsion und -ablösung zu kontrollieren. Sowohl die Präparation der Oberfläche als auch die Adhäsion und Ablösung von Zellen auf der Oberfläche wurden visualisiert.

Herstellung von Thermoresponsive nanostrukturierte Oberflächen für Tissue Engineering

Eine neuartige Methode wird vorgestellt zu synthetisieren und Programmhauptkette flüssigkristallinen Elastomeren unter Verwendung von im Handel erhältlichen Ausgangs Monomeren. Eine Vielzahl von thermomechanischen Eigenschaften wurde durch Einstellen der Menge an Vernetzer zugeschnitten, während die Betätigungsfunktion war abhängig von der Menge der aufgebrachten Belastung während des Programmierens.

Synthese von Programmierbare Hauptkettenflüssigkristalline Elastomere unter Verwendung eines Zwei-Stufen-Thiol-Acrylat-Reaktions

Wir präsentieren ein Protokoll für die Synthese von RGD-funktionalisierten Hydrogelen als Bauelemente für die Zell- und Wirkstoffabgabe. Das Verfahren beinhaltet eine kupferkatalysierte Alkinazid-Cycloaddition (CuAAC) zwischen alkinmodifizierter Polyacrylsäure (PAA) und einem RGD-Azid-Derivat. Die Hydrogele werden mittels mikrowellenunterstützter Polykondensation gebildet und ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften untersucht.

Die Synthese von RGD-funktionalisierten Hydrogele als Werkzeug für therapeutische Anwendungen

Protokolle werden für die Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele basierend auf Hydrazone Vernetzung von Polymeren Oligomere auf der Schüttgut-Skala, Microscale, und nanoskaligen, letztere für die Zubereitung von Gel-Nanopartikeln und Nanofasern beschrieben.

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen

Dargestellt ist eine einfache Methode, Nano-Micro Multiskalen Strukturen, für funktionale Oberflächen durch Aggregation Nanofasern hergestellt unter Verwendung eines anodischen Aluminiumoxid-Filters zu fabrizieren.

Multiskalen Strukturen aggregiert nach aufgedruckten Nanofasern für funktionale Oberflächen

Ein Protokoll für die Zubereitung von Poly (Pentafluorophenyl Acrylat) (poly(PFPA)) gepfropft Kieselsäure Perlen wird vorgestellt. Die poly(PFPA) funktionalisierten Oberfläche ist dann mit Antikörper immobilisiert und die Protein-Trennung durch Immunopräzipitation erfolgreich eingesetzt.

Vorbereitung der Poly(pentafluorophenyl acrylate) funktionalisiert SiO2 Perlen Proteinreinigung

Die kristallisationsgesteuerte Selbstmontage (CDSA) zeigt die einzigartige Fähigkeit, zylindrische Nanostrukturen aus schmalen Längenverteilungen herzustellen. Gezeigt werden die organokatalyzierte ringöffnende Polymerisation von '-Caprolacton und die anschließenden Kettenverlängerungen von Methylmethacrylat und N,N-Dimethylacrylamid. Ein lebendiges CDSA-Protokoll, das monodisperse Zylinder bis zu einer Länge von 500 nm erzeugt, wird skizziert.

Synthese von monodispersen zylindrischen Nanopartikeln durch kristallisationsgesteuerte Selbstmontage von biologisch abbaubaren Blockcopolymeren

Das vorliegende Protokoll beschreibt den auf digitaler Lichtverarbeitung basierenden 3D-Druck polymerer Materialien unter Verwendung der photoinitiierten reversiblen Additionsfragmentierungskettentransferpolymerisation Typ I und die anschließende In-situ-Materialpostfunktionalisierung durch oberflächenvermittelte Polymerisation. Der photoinduzierte 3D-Druck liefert Materialien mit unabhängig voneinander maßgeschneiderten und räumlich kontrollierten Schütt- und Grenzflächeneigenschaften.

3D-Druck und In-situ-Oberflächenmodifikation mittels photoinitiierter reversibler Additions-Fragmentierungskettentransfer-Polymerisation Typ I

Dieses Protokoll stellt eine lichtinduzierte Methode zur Herstellung glitschiger dreidimensionaler Strukturen durch sequentielle digitale Strukturierung und Transplantation auf silanbeschichteten nanoporösen Oberflächen vor. Dieser Ansatz ermöglicht die räumlich kontrollierte Bildung von rutschigen Bereichen, was eine strukturierte Flüssigkeitsabweisung und die quantitative Analyse der Grenzflächengleitfähigkeit ermöglicht, mit Anwendungen in der Flüssigkeitsmanipulation und Oberflächentechnik.

Lichtinduzierte Strukturierung und Veredelung für rutschige Oberflächen auf Basis silanbeschichteter nanoporöser Strukturen

Erfahren Sie, wie Sie mit Parylene-Liftoff und Mikrokontaktdruck reaktive Oberflächen aus Azlacton-Blockcopolymeren herstellen. Diese Methoden ermöglichen präzise Kontrolle über Filmdicke und Oberflächenfunktionalität für biologische Anwendungen.

Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere

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