Fabricación de superficies reactivas con cepillo y reticulado de copolímeros de bloque funcionalizados Azlactone

Estos métodos presentados utilizan técnicas de impresión de microcontacto personalizadas, ensamblaje dirigido por interfaz de despegue de parileno. Los métodos están diseñados para proporcionar una alta uniformidad y control sobre el espesor del polímero patrón. Estos métodos también están diseñados para depositar películas de PVDMA en bloque de PGMA mientras se preserva completamente la funcionalidad versátil de la azlactona, ya que los grupos de azlactona pueden acoplarse rápidamente con nucleófilos en reacciones de adición de apertura de anillo.

Las películas poliméricas a base de azlactona se utilizan en muchas aplicaciones ambientales y biológicas diferentes, incluida la captura de analitos, el cultivo de células y los recubrimientos antiincrustantes y antiadhesivos. Para comenzar el procedimiento, prepare cinco mililitros de una solución del uno por ciento en peso de PGMA b PVDMA en cloroformo anhidro. Luego, encienda un limpiador de plasma de oxígeno y coloque un sustrato de silicio de dos centímetros por dos centímetros con una capa de parileno N de 80 nanómetros de espesor o un nanómetro de espesor en la cámara.

Bombee la cámara a menos de 400 mili de presión del manómetro de vacío. Abra ligeramente la válvula dosificadora y permita que el aire entre en la cámara. Espere hasta que la presión manométrica alcance los 800 a 1000 militorr.

Ajuste el limpiador de plasma a una potencia de RF alta, como 30 vatios, y trate el sustrato con plasma durante tres minutos. Apague la alimentación de RF en la bomba de vacío cuando haya terminado. Dentro de los 10 minutos posteriores a la finalización de la limpieza con plasma, fije el sustrato tratado con plasma en un mandril de recubrimiento giratorio.

Configure el recubridor giratorio para que funcione a 1.500 RPM durante 15 segundos. Luego, aplique 100 microlitros de la solución de PVDMA en bloque de PGMA al sustrato y comience a recubrir el sustrato dentro de uno o dos segundos después de aplicar la solución. Recocer la película en un horno de vacío a una atmósfera al vacío y 110 grados centígrados durante 18 horas.

Deje que la muestra se enfríe en el aire ambiente. Por último, sonicar la muestra durante 10 minutos en 20 mililitros de acetona o cloroformo para eliminar el parileno. Seque el sustrato bajo un chorro de gas nitrógeno antes de almacenarlo.

Para comenzar a preparar un sustrato de silicio química o biológicamente inerte, limpie con plasma un sustrato de silicio desnudo durante tres minutos como se describió anteriormente. Luego, en una campana extractora, pipetee 100 microlitros de TPS en una placa de Petri. Coloque el sustrato tratado con plasma en el plato de TPS en un desecador al vacío dentro de los cinco a diez minutos posteriores al final de la limpieza con plasma.

Evacúe el desecador a 750 torrs de vacío para comenzar la deposición de TPS. Deje que el TPS se deposite en el sustrato durante una hora para obtener un sustrato químicamente inerte. Si prepara un sustrato biológicamente inerte, remoje el sustrato silonizado en una solución de cero coma siete por ciento de peso a volumen de poloxamer 407 en agua ultrapura durante 18 horas para generar una capa de PEG en el sustrato recubierto de TPS.

Después de eso, enjuague el sustrato biológicamente inerte con 30 mililitros de agua ultrapura tres veces en el transcurso de cinco minutos. A continuación, modele el sustrato química o biológicamente inerte con fotorresistencia positiva y grabe las áreas expuestas a la superficie de silicona. A continuación, sonicar la muestra en acetona durante 10 minutos para eliminar la capa de parileno.

Secar la muestra bajo nitrógeno gaseoso. Fije el sustrato en un mandril de recubrimiento giratorio y ajuste el recubrimiento giratorio a 1, 500 RPM durante 15 segundos. Aplique 100 microlitros de bloque de PGMA del uno por ciento en peso de PVDMA en cloroformo anhidro al sustrato y comience el recubrimiento por centrifugación dentro de uno o dos segundos de la aplicación.

Recocer la película de polímero resultante en un horno de vacío a una atmósfera de vacío y a 110 grados centígrados durante 18 horas. Eliminar los polímeros absorbidos por la física de las regiones de fondo a los 10 minutos de sonicación en acetona o cloroformo. Posteriormente, seque la muestra con gas nitrógeno.

Para comenzar el proceso de impresión por microcontacto, silonice un maestro de silicio para matrices de micropilares con TPS. Luego, mezcle de 40 a 50 gramos de base de PDMS en agente de curado en una proporción de diez a uno. Utilice la litografía suave para modelar una losa de PDMS con matrices de micropilares.

Corte un sello de uno punto cinco por un punto cinco centímetros de la losa. Limpie y seque el sello y siloniice el sello con TPS. A continuación, aplique cinta adhesiva de doble cara a la platina de un soporte de taladro.

Luego, prepare cinco mililitros de una solución de cero coma dos cinco a uno por ciento en peso de bloque de PGMA PVDMA en cloroformo anhidro. Sumerja el sello silonizado en esta solución durante al menos tres minutos. Trate con plasma un sustrato de silicona desnudo de dos centímetros por dos centímetros durante tres minutos.

Dentro de los cinco minutos posteriores a terminar la limpieza con plasma, retire el sello de la solución de polímero. Luego, lleve el sustrato y el sello al soporte de la prensa de perforación. Coloque el sustrato y el sello en la cinta adhesiva de doble cara en el escenario con el sustrato en la parte inferior.

Aplique el contacto conformado entre el sello y el sustrato con una presión estimada de 75 gramos de fuerza por centímetro cuadrado, o siete coma tres cinco kilopascales durante un minuto. Luego, libere con cuidado la presión y separe suavemente el sello del sustrato de silicona con la mano. Dentro de los cinco minutos posteriores a la separación, recociendo el sustrato impreso en el horno de vacío durante 18 horas a 110 grados centígrados.

Por último, sonique el sustrato impreso en acetona o cloroformo durante diez minutos para eliminar el bloque de PGMA absorbido por PVDMA. Seque el sustrato impreso con gas nitrógeno y guárdelo en el desecador al vacío hasta que esté listo para la caracterización. La técnica de despegue del parileno produjo estructuras de cepillo de bloque de PGMA PVDMA correspondientes a un espesor de película polimérica de aproximadamente 90 nanómetros.

El recocido fue esencial para la técnica, ya que la sonicación y el cloroformo eliminaron la mayor parte del polímero no recocido. Las plantillas de parileno de 80 nanómetros de espesor mostraron una mayor uniformidad de película que las plantillas de una micra de grosor sobre sustratos de silicona desnudos. El ensamblaje dirigido por la interfaz sobre sustratos química o biológicamente inertes produjo estructuras de 90 a 100 nanómetros de espesor sin los defectos de borde observados en el método de despegue de parileno.

La impresión por microcontacto produjo películas de polímero altamente reticuladas, de aproximadamente tres a nueve micras de espesor, mediante el uso de diferentes concentraciones del polímero. Además de tratar el sustrato con TPS y plasma de oxígeno, el recocido fue esencial para esta técnica, ya que se observaron daños significativos en las películas no recocidas después de la sonicación. La funcionalidad de la azlactona se conservó mediante impresión por microcontacto, como lo indica la vibración de estiramiento del carbonilo a 1818 centímetros recíprocos.

La impresión por microcontacto también permitió controlar el espesor de la película variando la concentración de la solución de PVDMA en bloque PGMA utilizada para entintar el sello. Aquí hemos demostrado que el procedimiento de despegue de parileno es un método versátil para modelar polímeros de agujero de bloque a resolución de microscopio. El factor crucial que afectó la uniformidad de la película fue el grosor de la plantilla de parileno.

El método de patrón de ensamblaje dirigido por interfaz utiliza plantillas de parileno para generar patrones de óxido que guían el autoensamblaje de polímeros PVDMA en bloque PGMA en superficies que son química o biológicamente inertes. El protocolo de impresión de microcontacto personalizado presentado aquí básicamente genera un polímero PVDMA de bloque PGMA más grueso que proporciona más relaciones superficie-volumen que pueden mejorar la carga de analitos químicos o biológicos en la aplicación de captura, mejorar la adhesión, viabilidad y proliferación celular en aplicaciones de cultivo celular. Los métodos y resultados presentados aquí describen múltiples enfoques que generan interfaces de patrón con el polímero PVDMA en bloque PGMA.

Los métodos se pueden emplear para crear superficies con estructura de cepillo o reticulado de este polímero dependiendo de las aplicaciones.