Funcionalización suaves litográfica y Patrones libre de óxido de silicio y el germanio

Este protocolo muestra cómo modelar silicio libre de óxido en germanio con monocapas orgánicas reactivas utilizando un protocolo de impresión altamente eficiente y operacionalmente simple. También se demuestra la funcionalización selectiva de los sustratos del patrón tanto con moléculas pequeñas como con proteínas. El primer paso del protocolo es modificar covalentemente sustratos de silicio o germanio con una monocapa orgánica primaria altamente estable.

Esto protege la interfaz orgánica inorgánica subyacente de la degradación reactiva y el daño oxidativo. La capa superior de éster de hidroxismida unida covalentemente se forma para proporcionar funcionalidades hidrolíticas y reactivas latentes Como segundo paso, los sustratos modificados con NHS bicapa uniformes se modelan mediante impresión catalítica por microcontacto utilizando un patrón de contacto elastomérico modificado con ácido sul con el sello hidroliza los grupos NHS, formando así patrones de ácidos carboxílicos libres y activados por NHS químicamente distintos. A continuación, los sustratos del patrón se funcionalizan con pequeñas moléculas orgánicas y proteínas.

Este paso se completa con la fijación de NI Trello. Enlazadores heterofuncionales terminados en ácido tricacético a las regiones funcionalizadas del NHS y, en segundo lugar, mediante la unión selectiva de la proteína fluorescente verde marcada con hexa histamina. El enfoque produce excelentes resultados con patrones de intensidad de fluorescencia diferencial que son bastante claros en un patrón de integridad que es notablemente estable después de múltiples modificaciones de superficie.

Por lo tanto, la principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes es la precisión. El patrón está realmente controlado por la precisión del sello en sí mismo, en lugar de la difusión. El proyecto se inició originalmente a partir de la idea de que las técnicas de modelado que se basan en la reacción catalítica en lugar de la deposición simple deben tener numerosas ventajas.

Por un lado, los catalizadores no se consumen en la reacción y se pueden reutilizar varias veces. A diferencia de la impresión o deposición tradicional, en la que es necesario suministrar continuamente nuevos materiales de modelado. En nuestros primeros trabajos, atamos una molécula de catalizador a una punta A FM, y luego la medicamos a lo largo de la superficie en un proceso en serie como una máquina herramienta para modelar.

Pero el sello elastomérico era una extensión lógica para aplicaciones de fabricación paralela Ready. Uno de los aspectos más importantes del protocolo es el uso del sistema molecular bicapa. El sistema nos permite tanto comer como funcionalizar sustratos orgánicos y libres de óxido.

Idealmente, el Sam primario inicial debería lograr la terminación completa de todos los átomos expuestos en la superficie y formar un sistema molecular compacto, que pueda proteger la superficie tanto de la oxidación como de la degradación. La capa secundaria debe contener grupos funcionales terminales, que pueden modificarse aún más con transformaciones químicas adicionales. Las limitaciones significativas para la resolución de la impresión tradicional de microcontacto es la difusión del patrón y las moléculas.

Nuestros métodos autorizan una reacción química entre un catalizador actualmente movilizado en un vástago y un sustrato unido al silicio o germanio. Debido a estas propiedades, nuestra técnica experimenta la replicación de características muy pequeñas de tamaño de 100 nanómetros más. O porque el método crea patrones químicos, es posible funcionalizarlos a través de reacciones específicas con diferentes moléculas biológicas y orgánicas.

Este procedimiento requiere el uso de varios productos químicos peligrosos, como ácido fluorhídrico, solución de nanochip y pentacloruro de fósforo. Al trabajar con estos reactivos, es importante usar la ropa protectora adecuada y trabajar en un entorno bien ventilado. La parte más desafiante de este protocolo es mover rápidamente las superficies cloradas a la solución de greenard.

Para evitar la reformación de la capa de óxido, comience preparando una oblea de silicio 11. Córtalo en sustratos cuadrados de un centímetro, espolvorea los sustratos y enjuágalos con agua y etanol filtrado. A continuación, elimine cualquier contaminación orgánica sumergiendo los sustratos de silicio en un plato de vidrio que contenga nanos.

Solución de tiras calentada a 75 grados centígrados. Espere 15 minutos, luego enjuague. Limpie cada sustrato con agua filtrada desionizada.

Dé a cada sustrato un baño de cinco minutos en una solución de HF al 5% para eliminar la capa de óxido nativo y luego seque el silicio libre de óxido con nitrógeno. Para producir un sustrato clorado, sumerja inmediatamente cada pieza de silicio libre de óxido en un vial de centelleo que contenga dos mililitros de cloruro penta de fósforo saturado en clorobenceno. Después de que la reacción se haya completado.

Deje que los viales se enfríen a temperatura ambiente. Enjuague cada superficie con clorobenceno y seque con nitrógeno filtrado. A continuación, coloque cada superficie de silicona clorada en un vial a presión que contenga cuatro mililitros de cloruro de magnesio propanol.

Incubar los viales a presión a 130 grados centígrados durante 24 horas. Una vez que los viales a presión se hayan enfriado a temperatura ambiente, enjuague cada superficie rápidamente con diclorometano y etanol y seque con nitrógeno filtrado como la preparación de sustrato de silicio. Corta una oblea de germanio en cuadrados de un centímetro y espolvorea y enjuaga con agua y etanol filtrado con germanio.

Elimine los contaminantes orgánicos sumergiendo los sustratos en un plato de acetona durante 20 minutos. A continuación, sumérjalos en una solución de HCL al 10% durante 15 minutos. Seque los sustratos con nitrógeno y coloque cada superficie clorada en un vial a presión que contenga cuatro mililitros de cloruro de magnesio octal.

Incubar los viales a 130 grados centígrados durante 48 horas. Después de la incubación, deje que los viales se enfríen a temperatura ambiente y enjuague rápidamente cada oblea con diclorometano y etanol. Seque las obleas con nitrógeno filtrado.

Comience pipeteando unas gotas de NHS Diaz Solution en la solución terminada en metilo. Deje que la solución se extienda por toda la superficie. Coloque las superficies bajo una lámpara UV durante 30 minutos.

A continuación, añade más gotas de NHS Díaz a la superficie y deja que la reacción continúe. Durante 30 minutos adicionales. Enjuague las superficies modificadas por el NHS con diclorometano y etanol, y séquelas con nitrógeno filtrado.

A continuación, proceda a funcionalizar las moléculas pequeñas. Por último, analice las superficies por XPS para determinar la composición elemental. Comience la preparación de la estampilla mezclando sulfonato de etano capto tumoral de sodio en 10 mililitros de cuatro soluciones normales de HCL en dioxano.

Revuelva la solución a temperatura ambiente durante dos minutos de la solución. Filtre el cloruro de sodio a través de un filtro de vidrio fino y luego a través de un filtro de jeringa de membrana de PTFE de 0,2 micras. Ahora tome la solución clara de ácido fónico de capto etano tumoral en dioxano y evapore el dioxano a presión reducida.

Hacer reaccionar el ácido resultante con dos mililitros de acrilato de poliuretano, mezcla prepolimérica a temperatura ambiente, y luego al vacío a 50 grados centígrados. Asegúrese de liberar completamente la mezcla de los cultivos herbáceos atrapados para garantizar la polimerización exitosa de la mezcla prepolimérica. Es importante no calentarse nunca cuando reacciona conmigo.

CAPTA atten ácido fónico, y cuando se oxigena en el vacío, mientras la solución es viscosa, viértala sobre el patrón de silicona maestra y cúbrala con un portaobjetos de vidrio plano envuelto en paraform. A continuación, cura el molde exponiéndolo a la luz ultravioleta. Después de la polimerización, retire el portaobjetos de vidrio y la película para y retire con cuidado el sello del maestro, corte el sello al tamaño adecuado y lávelo con etanol y agua.

Luego sécalo con nitrógeno filtrado. El siguiente es el paso más importante del protocolo. Coloque el sello encima del sustrato modificado por el NHS sin carga externa para mantenerlos unidos.

No envíe el sello ni aplique demasiada presión. Espere un minuto, luego enjuague el sustrato y selle con agua de etanol y luego nuevamente con etanol, seguido de un secado con nitrógeno filtrado. Guarde los sellos a temperatura ambiente para analizar el patrón producido.

Utilice la microscopía de fuerza atómica lateral en modo de contacto y la microscopía electrónica de barrido. En este paso, movilizamos GFP a la superficie de silicio del patrón. Primero comenzamos modificando el éster activado con un derivado de NTA, luego inmovilizamos la proteína etiqueta HIIN a la superficie a través de la quelación del níquel.

Es importante en este paso mantener una biomolécula de interés a la temperatura adecuada para evitar una degradación no deseada. Para unir las proteínas al patrón NHS, en un sustrato bifuncional, sumérjalo en una solución de lisina, ácido atetic nnn dia y trietilamina. Después de una hora, enjuague los sustratos con agua seguida de etanol.

Ahora incube los sustratos durante cinco minutos en una solución quelante de sulfato de níquel. A continuación, enjuague los sustratos con agua y tampón aglutinante, y luego sumérjalos en un baño de solución GFP helada. Una hora más tarde, enjuague los sustratos con el mismo tampón aglutinante, seguido de un enjuague en PBS.

A continuación, almacene los sustratos en PBS a cero grados centígrados antes del análisis. Finalmente analizar las superficies por microscopía fluorescente para visualizar las áreas modificadas con GFP. Se utilizó un nanopatrón litográfico Soft B para crear patrones selectivos de quimioterapia en silicio libre de óxido, y en germanio, la reacción entre el sustrato funcionalizado del NHS en el sello del patrón catalítico conduce a la hidrólisis de las partes del NHS en áreas de contacto de confirmación, produciendo un patrón por regiones portadoras de sustrato funcional de ácidos carboxílicos libres y activados por NHS.

Debido a la naturaleza libre de difusión del método, la resolución es cercana a la de la fotolitografía como se ve en características de 125 nanómetros. Estas características se reprodujeron uniformemente en toda la superficie del sustrato de silicio. Las dimensiones de las características impresas eran idénticas a las del maestro de silicio correspondiente y al sello catalítico.

Sorprendentemente, el sello catalítico se puede reutilizar varias veces sin perder eficiencia. La funcionalización selectiva de la quimioterapia de los semiconductores patrón se llevó a cabo mediante la explotación de las reactividades diferenciales de los ácidos carboxílicos activados y libres. En primer lugar, se colocaron enlazadores hetero bifuncionales terminados en ácido niello tricial a las regiones funcionalizadas del NHS y luego se utilizaron en la superficie del patrón NHS resultante como plantilla para la unión selectiva del patrón G-F-P-N-H-S de la etiqueta de histamina hexamina.

El silicio fue funcionalizado con moléculas de proteínas. Utilizando este enfoque bajo microscopía de fluorescencia, hubo una clara diferencia de intensidad entre las regiones de ácido carboxílico libre modificado con GFP e hidrolizado. El tamaño y la forma de las características replicadas son consistentes entre las superficies con patrones NHS y modificadas con GFP, lo que confirma la notable estabilidad de las superficies pasivadas de carbono y la selectividad del enfoque de estampado.

El protocolo presentado es una forma de impresión de tinta, menos micro contacto que se puede aplicar universalmente a cualquier sustrato capaz de soportar monocapas simples y bien ordenadas. Porque el proceso no depende de la transferencia de tinta del sello a la superficie. Se elimina la limitación de la resolución difusiva de la impresión de microcontacto tradicional y reactiva.

Permitir la fabricación rutinaria de objetos a nanoescala. La incorporación de un sistema molecular primario altamente ordenado proporciona una protección completa del semiconductor subyacente contra el daño por oxidación. La formación de patentes selectivas CHE proporciona puntos de unión especialmente resueltos para una variedad de moléculas biológicas y orgánicas.

Mediante el uso de diferentes actividades de casos de carc libres y activados, pudimos movilizar proteínas intactas en los patrones creados. Sin embargo, este método no se limita a las proteínas intactas, sino que puede utilizarse para inmovilizar otras biomoléculas como el ADN y los anticuerpos. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo modificar el silicio pasivado o el germanio con un sistema molecular y un patrón catalal.

El NHS modificó los sustratos. Al intentar este procedimiento, es importante recordar que debe trabajar en un entorno limpio y libre de polvo. También es importante emplear las precauciones de seguridad necesarias cuando se trabaja con materiales peligrosos como HF y nanos. Tira.