Fabrication de Surfaces réactives avec brosse-comme et Films réticulés de copolymères bloc Azlactone fonctionnalisés

Résumé

Méthodes de fabrication de surface pour dépôt à motifs de nanomètre épais brosses ou micron épais, films de réticulé d’un copolymère bloc azlactone sont signalées. On discute des étapes expérimentales critiques, résultats représentatifs et limites de chaque méthode. Ces méthodes sont utiles pour créer des interfaces fonctionnelles avec les caractéristiques matérielles adaptées et réactivité de surface accordable.

Résumé

Dans cet article, les méthodes de fabrication qui génèrent de nouvelles surfaces à l’aide du copolymère bloc basé sur azlactone, poly (méthacrylate de glycidyle) -bloc- poly (vinyl-azlactone de diméthyle) (PGMA -b- PVDMA), sont présentés. En raison de la forte réactivité d’azlactone groupes amine, thiol et groupements hydroxyles, PGMA - surfaces de PVDMA -bpeuvent être modifiés avec des molécules secondaires pour créer des interfaces fonctionnalisés chimiquement ou biologiquement pour une variété d’applications. Précédents rapports des motifs PGMA -bPVDMA - interfaces ont utilisé des techniques de structuration de haut en bas traditionnel qui génèrent des films non uniforme et chimies de fond mal maîtrisée. Nous décrivons ici les techniques de structuration personnalisées qui permettent le dépôt précis de très homogènebPGMA -, PVDMA - films dans les milieux qui sont chimiquement inertes ou qui ont des propriétés biomolécule. Ce qui est important, ces méthodes sont conçues pour dépôt PGMA -bPVDMA - films d’une façon qui préserve totalement azlactone fonctionnalités par le biais de chaque étape du traitement. Films à motifs montrent des épaisseurs bien contrôlées qui correspondent aux brosses de polymère (~ 90 nm) ou à des structures hautement réticulé (~ 1-10 μm). Modèles de brosse sont générées en utilisant soit le Parylène Lift-off ou interface modes d’assemblage décrits et sont utiles pour une modulation précise de réactivité de surface dans l’ensemble chimique en ajustant soit le PGMA -bPVDMA - plan de la densité ou la longueur du bloc VDMA. En revanche, l’épaisseur, réticulé PGMA -b- PVDMA modèles sont obtenus en utilisant une technique d’impression micro-contact personnalisée et offrent l’avantage d’une charge plus élevée ou la capture de matières secondaires en raison de la surface supérieure aux ratios de volume. La procédure expérimentale détaillée, caractérisations de critique de film et des guides de dépannage pour chaque procédé de fabrication sont discutés.

Introduction

Développer des techniques de fabrication qui permettent un contrôle souple et précis de la fonctionnalité de surface chimique et biologique est souhaitable pour une variété d’applications, de la capture des contaminants de l’environnement de développement de prochaine génération biocapteurs, les implants et dispositifs^1,2en génie tissulaire. Polymères fonctionnels sont excellents matériaux pour le réglage des propriétés de surface par le biais de « greffe de » ou « greffage de » techniques³. Ces approches permettent pour le contrôle de la réactivité de surface basée sur les fonctionnali....

Protocole

1. PGMA -b- PVDMA synthèse²⁰

1. Synthèse de l’agent de transfert des macro-chaîne PGMA (Macro-DEC)
   1. Utiliser un flask réaction de fond rond 250 mL équipé d’un bar de polytétrafluoroéthylène-enduit magnétique remuer.
   2. Combiner les 14,2 g de méthacrylate de glycidyle GMA (142.18 g/mol) 490,8 mg de 2-cyano-2-yle dodécyl trithiocarbonate (CPDT) (346.63 g/mol) et 87,7 mg de 2, 2′-azobis (4-méthoxy-2, 4-diméthyl valeronitrile) (V-70) (308.43 g/mol) (rapport molaire de CPDT : V-70 = 5:1) et le benzène (100 mL) en air libre ballon à fond rond.
   3. Une solution contenant le mélange réactionnel à l’aide d’argon et r....

Résultats

Mesures de l’angle de contact peuvent servir à évaluer la fonctionnalisation de silicium avec PGMA-b-PVDMA. La figure 1 illustre l’angle de contact du substrat silicium pendant les étapes de traitement différents. Comportement hydrophile du substrat silicium plasma nettoyé est indiqué dans la Figure 1 b. L’angle de contact après polymère spin coating et recuit est 75° ± 1°(Figure 1C)

Discussion

Cet article présente trois méthodes de structuration PGMA -b- PVDMA, chacun avec ses avantages et inconvénients. La méthode de décollage de Parylène est une méthode polyvalente pour la structuration des copolymères bloc au micro de résolution nanométrique et a été utilisée comme un masque de dépôts en autres structuration systèmes^33,34,35. À cause de son adhérence de surface relativement faible, le pochoir de Parylène p.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Éthanol, &ge ; 99,5	Sigma-Aldrich	459844-HCL
, 1,019 N in H2O	Fluka Analytical
318949-Acétone, &ge ; 99,5	%Sigma-Aldrich	320110-Benzène
, &ge ; 99,9	%Sigma-Aldrich	270709	-
Isopropanol, réactif ACS, &ge ; 99,5 %	Sigma-Aldrich	190764
Hexane	Fisher Chemical	H292-4-Argon
	Gaz Matheson
G1901175-tétrahydrofurane (THF), &ge ; 99,9 %	Sigma-Aldrich
401757-Pluronic F-127	Sigma-Aldrich	P2443-Polydimethyl
Siloxane (PDMS) Slygard 184	Dow Corning		4019862-Trichloro
(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyle) silane (TPS), 97 %	Sigma-Aldrich	448931	Il est toxique. Travaillez-le sous le capot
Chloroforme anhydre, &ge ; 99 %	Sigma-Aldrich		372978-Positive
Photoresist AZ1512	MicroChemicals	AZ 1512	liquide rouge ambré, densité 1,083 g / cm3, l’étape de revêtement par centrifugation doit être effectuée sous le capot
Révélateur AZ 300 MIF	MicroChemicals	AZ300 MIF	liquide incolore clair avec une légère odeur d’amine et une densité de 1 g / cm3
1,2-Vinyl-4,4-diméthyl azlactone (VDMA)	Isochem North America, LLC
dodecyl trithiocarbonate (CPDT)	Sigma-Aldrich
723037-2,2&prime ;-Azobis (4méthoxy-2,4-diméthyl valéronitrile) (V-70)	Wako Specialty Chemicals	CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8-Parylene
N	Specialty Coating Systems	15B10004	-
Name	Company	Numéro de catalogue	Comments
Equipment
Parylene Coater	Specialty Coating Systems	SCS Labcoater (PDS 2010)	-
Système d’alignement de masque	Neutronix Quintel	NXQ8000	-
Graveur au plasma d’oxygène	Oxford Instruments	Système de laboratoire de plasma 100-Profilomètre	de
surface	Veeco	Dektak 150	Le type de balayage était une colline standard. La durée et la force du balayage étaient respectivement de 120 s et de 1 mg.
Microscope droit à fond clair	Olympus Corporation	BX51-Plasma
d’oxygène  ; Nettoyeur	Harrick Plasma	PDC-001-HP-Spectroscopie
infrarouge à transformée de Fourier à réflectance totale atténuée (ATR-FTIR)	Perkin Elmer	ATR-FTIR 100-Microscopie
force atomique (AFM)	Microscope à	force atomique PicoPlus Picoplus	Veeco MLCT-E en porte-à-faux avec une constante de ressort de 0,5 N/m. Les vitesses de balayage variaient entre 0,25 et 1 Hz.
Microscopie électronique à balayage (MEB)	Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japon	-	-
Outil rotatif Workstation	Dremel	Modèle 220-01-Spin
Coater	Smart Coater	SC100-Vacuum
Oven	Yamato Scientific Co.	(PCD-C6(5)000)	-
Chromatographie d’exclusion stérique (SEC)	Waters Alliance 2695 Module de séparations	720004547Détecteur
d’indice de réfraction (IR)	Waters	Modèle 2414-Détecteur
à réseau de photodiodes	Waters	Modèle 2996,
Détecteur à diffusion de lumière multi-angle (MALS)	Wyatt Technology	miniDAWN TREOS	II-Viscosimètre
	Wyatt Technology	Viscostar-PLgel
5 & micro ; m colonnes mixtes en C (300 x 7,5 mm)	Agilent	5 & micro ;
Ellipsomètre	. A. Woollam	alpha-SE	du modèle Cauchy, les couches PGMA et PVDMA avaient des indices de réfraction de 1,50 et 1,52 à 632 nm
Sonicateur à ultrasons	Fischer Scientific	FS-110H	-

 % VDMA-2-cyano-2-propyl à 716001286 J