Name: Fabricación de superficies reactivas con cepillo y reticulado de copolímeros de bloque funcionalizados Azlactone (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 9 s
Description: Aprende a fabricar superficies reactivas con copolímeros de bloque funcionalizados con azlactona mediante técnicas de ensamblaje dirigido por interfaz y microimpresión. Estos métodos permiten controlar el grosor del polímero preservando la funcionalidad azlactona para aplicaciones biológicas.

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Esta investigación fue apoyada por la Universidad Estatal de Kansas. Una parte de esta investigación se llevó a cabo en el centro de Ciencias de materiales Nanophase, patrocinado por la división de servicios de usuario científica, oficina de ciencias básicas de energía y Departamento de energía de Estados Unidos en Oak Ridge National Laboratory.

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Los autores no tienen nada que revelar.

Este artículo presenta tres enfoques para patrones PGMA -b- PVDMA, cada uno con su conjunto de ventajas y desventajas. El método de despegue de parylene es un método versátil para patrones de copolímeros de bloque en el micro a escala nanométrica resolución y se ha utilizado como una máscara de la deposición en otros patrones sistemas33,34,35. Debido a su adherencia superficial relativamente débil, la plantilla de paril...

Desarrollar técnicas de fabricación que permiten control versátil y preciso funcionalidad superficial químico y biológico es conveniente para una variedad de aplicaciones, desde la captura de contaminantes del medio ambiente para el desarrollo de próxima generación biosensores, implantes y dispositivos1,2de ingeniería de tejidos. Polímeros funcionales son excelentes materiales para el ajuste de propiedades de superficie a través de "injerto de" o "injerto" para técnicas3. Estos enfoques permiten control de reactividad superficial basada en la funcionalidad química del monómero y peso molecular del polímero4,5,6. Azlactone basado en polímeros han sido intensamente estudiados en este contexto, como grupos de azlactone rápidamente pareja con diferentes nucleófilos en reacciones de la anillo-abertura. Esto incluye alcoholes, tioles, aminas primarias y grupos de hidracina, proporcionando una ruta versátil más funcionalización de superficies7,8. Películas de polímero basado Azlactone han sido empleadas en diferentes ambientales y usos biológicos incluyendo analito9,10, célula cultura6,11y antiincrustantes / recubrimiento antiadhesivo12. En muchos usos biológicos, patrones azlactone películas de polímero en nano a escalas de longitud del micrómetro es deseable para facilitar el control espacial de la presentación de biomoléculas, interacciones celulares, o para modular las interacciones superficie13, 14,15,16,17,18. Por lo tanto, se deben desarrollar métodos de fabricación para ofrecer patrón alta uniformidad y espesor de la película bien controlados, sin comprometer la funcionalidad química19.
Recientemente, Lokitz et al desarrollaron un PGMA -b- PVDMA copolímero de bloque que era capaz de manipular la reactividad superficial. Par de bloques PGMA a las superficies de rodamiento de óxido, rendimiento alto y armoniosas densidades superficiales de azlactone grupos de20. Previamente reportados métodos para dibujo de este polímero para creación de interfaces biofuncional utilizan enfoques tradicionales de arriba-abajo de fotolitografía que generan películas de polímero no uniforme con regiones de fondo contaminadas con residuos material del photoresist, causando altos niveles de interacciones químicas y biológica no específica21,22,23. Aquí, intenta apaciguar las regiones fondo causado reacción cruzada con grupos azlactone, comprometer la reactividad del polímero. Teniendo en cuenta estas limitaciones, hemos desarrollado recientemente técnicas de dibujo a pincel (~ 90 nm) o altamente reticulado (~ 1-10 μm) películas de PGMA -b- PVDMA en química o biológicamente inertes fondos de una manera que conserva totalmente la sustancia química funcionalidad del polímero24. Estos presentan métodos utilizan parylene despegue, montaje dirigido por interfaz (IDA) y la técnicas de impresión de capas personalizadas (μCP). Métodos experimentales muy detallados para estos enfoques de diseño, así como caracterizaciones de la película crítica y desafíos y limitaciones asociadas con cada técnica se presentan aquí en formato escrito y video.

<table><tbody><tr><td><Fuerte>Material</Etanol fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>, &ge; 99,5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td> <td>459844-HCL</td></tr><tr><td>, 1,019 N en H2O</td><td>Fluka Analytical</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>318949-Acetona, &ge; 99,5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320110-Benceno</td><td></td></tr><tr><td>, &ge; 99,9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270709</td><td>-</td></tr><tr><td>Isopropanol, reactivo ACS, &ge; 99,5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>190764</td><td></td></tr><tr><td>Hexano</td><td>Fisher Químico</td><td>H292-4-Argón</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Matheson Gas</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>G1901175-Tetrahidrofurano (THF), &ge; 99,9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>401757-Plurónico F-127</td><td>Sigma-Aldrich</td> P2443-Polidimetilsiloxano <td></td><td></td></tr><tr><td>(PDMS) Slygard 184</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>4019862-Tricloro</td></tr> <tr><td>(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silano (TPS), 97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448931</td><td>Es tóxico. Trabaje con él bajo el capó</td></tr><tr><td>Cloroformo anhidro, &ge; 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td> <td>372978-Positive</td></tr> <tr><td>PhotoResist AZ1512</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ 1512</td><td>líquido rojo ámbar, densidad 1.083 g/cm3, el paso de recubrimiento por centrifugación debe realizarse debajo del capó</td></tr><tr><td>Revelador AZ 300 MIF</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ300 MIF</td><td>líquido transparente e incoloro con ligero olor a amina y densidad de 1 g/cm3</td></tr><tr><td>1,2-Vinil-4,4-dimetil azlactona (VDMA)</td><td>Isochem North America, LLC</td> VDMA-2-ciano-2-propildodecil <td></td><td></td></tr><tr><td>tritiocarbonato (CPDT)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>723037-2,2&prime;-Azobis (4metoxi-2,4-dimetil valeronitrilo) (V-70)</td><td>Wako Specialty Chemicals</td><td>CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8-Parylene</td><td></td></tr> <tr><td>N</td><td>Specialty Coating Systems</td><td>15B10004</td><td>-</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Número de catálogo</td><td>Comentarios</strong</td></tr><tr><td>>Equipo</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parylene Coater</td><td>Sistemas de recubrimiento especializado</td><td>SCS Labcoater (PDS 2010)</td><td>-</td></tr><tr><td>Sistema de alineación de máscaras</td><td>Neutronix Quintel</td><td>NXQ8000</td><td>-</td></tr><tr><td>Grabador de plasma</td><td>de oxígeno Oxford Instruments</td><td>Plasma Lab System 100</td> <td>Perfilómetro de</td></tr> <tr><td>superficie</td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td>tipo escaneo era de colina estándar. La duración y la fuerza de la exploración fueron de 120 s y 1 mg, respectivamente.</td></tr><tr><td>Microscopio vertical de campo claro</td><td>Olympus Corporation</td><td>BX51-Plasma</td> <td>de</td></tr> <tr><td>oxígeno&nbsp; Limpiador</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-001-HP-Espectroscopía</td> <td>infrarroja de</td></tr> <tr><td>reflectancia total atenuada por transformada de Fourier (ATR-FTIR)</td>Microscopía de fuerza atómica (AFM) <td>Perkin Elmer</td><td>ATR-FTIR 100</td><td></td></tr> (<tr><td>AFM)Microscopio</td> de <td>fuerza atómica PicoPlus Picoplus</td><td></td> <td>Veeco MLCT-E voladizos con una constante de resorte de 0,5 N/m. Las velocidades de escaneo variaron entre 0,25 y 1 Hz.</td></tr><tr><td>Microscopía electrónica de barrido (SEM)</td><td>Hitachi Science Systems Ltd., Tokio, Japón</td><td>-</td><td>-Estación de</td></tr> <tr><td>trabajo de herramientas rotativas</td><td>Dremel</td><td>modelo 220-01-Spin</td><td></td></tr> <tr><td>Coater</td><td>Smart Coater</td><td>SC100-Horno</td><td></td></tr> <tr><td>de vacío</td><td>Yamato Scientific Co.</td><td>PCD-C6(5)000)</td><td>-</td></tr><tr><td>Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC)</td><td>Waters Alliance 2695 Módulo de separaciones</td><td>720004547EN-Detector</td> <td>de</td></tr> <tr><td>índice de refracción (RI)</td><td>Waters</td><td>modelo 2414-Detector</td><td></td></tr> <tr><td>de matriz de fotodiodos</td><td>Waters</td><td>modelo 2996,</td> detector <td>de</td></tr> <tr><td>dispersión de luz multiángulo 716001286 (MALS)</td><td>Tecnología Wyatt</td><td>miniDAWN TREOS II-Viscosímetro</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Wyatt Technology</td><td>Viscostar-PLgel</td><td></td></tr> <tr><td>5 y micro; m columnas mixtas-C (300 x 7,5 mm)</td><td>Agilent</td><td>5 y micro; m Columnas mixtas</td><td></td></tr> <tr><td>C-Elipsómetro</td><td>J. A. Woollam</td><td>alpha-SE</td><td>modelo Cauchy, las capas de PGMA y PVDMA tuvieron índices de refracción de 1,50 y 1,52 a 632 nm</td></tr><tr><td>Sonicador ultrasónico</td><td>Fischer Scientific</td><td>FS-110H</td><td>-</td></tr></tbody></table>

fabricación de superficies reactivas con cepillo y reticulado de copolímeros de bloque funcionalizados azlactone

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

En este papel, métodos de fabricación que generan superficies nuevas utilizando el copolímero de bloque base de azlactone, poli (Glicidil Metacrilato) -bloque- poli (vinilo azlactone de dimetil) (PGMA -b- PVDMA), se presentan. Debido a la alta reactividad de azlactone grupos amina, tiol y grupos hidroxilo, pueden modificarse PGMA -b- PVDMA las superficies con moléculas secundarias para crear interfaces de química o biológicamente funcionalizadas para una variedad de aplicaciones. Informes anteriores de modelado PGMA -b- PVDMA interfaces han utilizado técnicas tradicionales patrones de arriba-abajo que generan no uniforme películas y químicos de fondo mal controlada. Aquí, describimos técnicas diseño modificado para requisitos particulares que precisa depósito de altamente uniformes PGMA -b- PVDMA películas en fondos que son químicamente inertes o que tienen propiedades de repelente de biomoléculas. Lo importante, estos métodos están diseñados para depósito PGMA -b- PVDMA películas de una manera que preserva completamente azlactone de funcionalidad a través de cada paso de proceso. Con motivos de películas muestran espesores controlados que se corresponden con cepillos de polímero (~ 90 nm) o a las estructuras altamente reticulado (~ 1-10 μm). Motivos de pincel se generan usando ya sea el despegue de parileno o interfaz indica métodos de montaje descritos y son útiles para la modulación precisa de la reactividad superficial general química ajustando bien el PGMA -b- PVDMA patrón densidad o la longitud del bloque de VDMA. En contraste, el grueso, reticulado PGMA -b- PVDMA patrones se obtienen utilizando una técnica de impresión modificada para requisitos particulares de microcontacto y ofrecen la ventaja de mayor carga o captura de material secundario debido a la mayor área superficial a los cocientes del volumen. Se discuten pasos experimentales detallados, caracterizaciones de la película crítica y guías de solución de problemas para cada método de fabricación.

Mediciones de ángulo de contacto pueden utilizarse para evaluar el functionalization del silicio con el PGMA-b-PVDMA. La figura 1 muestra el ángulo de contacto del sustrato de silicio durante las etapas de procesamiento diferentes. Comportamiento hidrofílico del sustrato de silicio de plasma limpiado se muestra en la figura 1B. El ángulo de contacto después de que vuelta de polímero capa y recocido es 75° ± 1°(figura </st...

Métodos de fabricación de superficie para depósito con motivos de nanómetro gruesos pinceles o micrones espesor, películas del reticulado de un copolímero de bloque de azlactone se divulgan. Se discuten los pasos experimentales críticos resultados representativos y limitaciones de cada método. Estos métodos son útiles para crear interfaces funcionales con características físicas a medida y regulable reactividad superficial.

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

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

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 d

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

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

Son de interés los andamios capaces de caber dentro de los defectos óseos craneomaxilofaciales (CMF) mientras exhiben osteoconductividad y bioactividad. Este protocolo describe la preparación de un andamio con memoria de forma basado en diacrilato de policaprolactona (PCL-DA) utilizando un método de lixiviación de partículas de fundición con solvente (SCPL) que emplea una plantilla de sal fundida y la aplicación de un recubrimiento de polidopamina bioactivo.

La fabricación de una memoria de forma &quot;Auto-ajuste&quot; basado en PCL Bioactivos, Polymer Andamios

Los materiales poliméricos superhidrofóbicos bidimensionales y tridimensionales se preparan mediante electrohilado o electropulverización de polímeros biodegradables mezclados con un polímero de menor energía superficial de composición similar.

Fabricación superhidrófobas materiales poliméricos para aplicaciones biomédicas

Se fabricaron superficies de islas marinas a nanoescala compuestas por copolímeros de bloque termosensibles mediante el método de Langmuir-Schaefer para controlar la adhesión y el desprendimiento espontáneo de células. Se visualizó tanto la preparación de la superficie como la adhesión y desprendimiento de células en la superficie.

Preparación de Superficies de respuesta térmica nanoestructurados para la Ingeniería de Tejidos

Una metodología novedosa se presenta para sintetizar y elastómeros programa principal de cadena líquido-cristalinas usando monómeros de partida comercialmente disponibles. Una amplia gama de propiedades termomecánicas fue adaptado mediante el ajuste de la cantidad de agente de reticulación, mientras que el rendimiento de accionamiento era dependiente de la cantidad de tensión aplicada durante la programación.

Síntesis de programable principal cadena Elastómeros líquido-cristalinas utilizando una reacción de tiol-acrilato de dos etapas

Presentamos un protocolo para la síntesis de hidrogeles funcionalizados con RGD como dispositivos para la administración de células y fármacos. El procedimiento consiste en la cicloadición de alquina-azida catalizada por cobre (CuAAC) entre el ácido poliacrílico modificado con alquino (PAA) y un derivado de RGD-azida. Los hidrogeles se forman mediante policondensación asistida por microondas y se investigan sus propiedades fisicoquímicas.

La síntesis de hidrogeles funcionalizado-RGD como una herramienta para aplicaciones terapéuticas

Se describen los protocolos para la fabricación de hidrogeles degradables interpenetrantes basados en hidrazona Cross-linking de oligómeros poliméricos en la escala de a granel microescala, nanoescala y el último para la preparación de nanopartículas de gel y nanofibras.

Fabricación de hidrogeles degradables de interpenetrantes en múltiples escalas de la longitud mediante extrusión reactiva, microfluídica, uno mismo-Asamblea y Electrospinning

Presentado es un método sencillo para fabricar nano-micro estructuras multiescala, para superficies funcionales, agregando nanofibras fabricado utilizando un filtro de óxido de aluminio anódico.

Multiescala estructuras agregadas por nanofibras impreso para superficies funcionales

Un protocolo para la preparación de poli (acrilato del pentafluorophenyl) (granos de sílice poly(PFPA)) injertado se presenta. La superficie de poly(PFPA) funcionalizados es inmovilizada con anticuerpos y utilizada con éxito para la separación de proteínas por inmunoprecipitación.

Preparación de Poly(pentafluorophenyl acrylate) funcionalizados SiO2 cuentas para purificación de proteínas

El autoensamblaje controlado por cristalización (CDSA) muestra la capacidad única de fabricar nanoestructuras cilíndricas de distribuciones de longitud estrecha. Se demuestra la polimerización de apertura de anillo organocatalizada de -caprolactona y las posteriores extensiones en cadena de metacrilato de metilo y N,N-dimetil acrilamida. Se describe un protocolo CDSA vivo que produce cilindros monodispersos de hasta 500 nm de longitud.

Síntesis de nanopartículas cilíndricas monodispersas mediante autoensamblaje basado en cristalización de copolímeros de bloques biodegradables

El presente protocolo describe la impresión 3D basada en el procesamiento digital de luz de materiales poliméricos utilizando la polimerización de transferencia de cadena de adición-fragmentación reversible fotoiniciada tipo I y la posterior postfuncionalización de material in situ a través de polimerización mediada por superficie. La impresión 3D fotoinducida proporciona a los materiales propiedades a granel e interfaciales adaptadas de forma independiente y controladas espacialmente.

Impresión 3D y modificación de superficies in situ mediante polimerización de transferencia de cadena de adición reversible-fragmentación fotoiniciada tipo I

Este protocolo presenta un método inducido por la luz para fabricar estructuras tridimensionales resbaladizas mediante patrones digitales secuenciales e injertos en superficies nanoporosas recubiertas de silano. Este enfoque permite la formación espacialmente controlada de regiones resbaladizas, lo que permite la repelencia a líquidos con patrones y el análisis cuantitativo del deslizamiento interfacial, con aplicaciones en manipulación de fluidos e ingeniería de superficies.

Patrones e injertos inducidos por la luz para superficies resbaladizas basadas en estructuras nanoporosas recubiertas de silano

Aprende a fabricar superficies reactivas con copolímeros de bloque funcionalizados con azlactona mediante técnicas de ensamblaje dirigido por interfaz y microimpresión. Estos métodos permiten controlar el grosor del polímero preservando la funcionalidad azlactona para aplicaciones biológicas.

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

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