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

Ces méthodes présentées utilisent des techniques d’assemblage dirigé par l’interface de levage du parylène et des techniques d’impression par microcontact personnalisées. Les méthodes sont conçues pour fournir une uniformité et un contrôle élevés de l’épaisseur du polymère du motif. Ces méthodes sont également conçues pour déposer des films PVDMA en bloc PGMA tout en préservant complètement la fonctionnalité azlactone polyvalente, car les groupes azlactone peuvent se coupler rapidement avec les nucléophiles dans les réactions d’ajout d’ouverture de cycle.

Les films polymères à base d’azlactone sont utilisés dans de nombreuses applications environnementales et biologiques différentes, notamment la capture d’analytes, la culture cellulaire et les revêtements antisalissures et antiadhésifs. Pour commencer la procédure, préparez cinq millilitres d’une solution à un pour cent en poids de PGMA b PVDMA dans du chloroforme anhydre. Ensuite, allumez un nettoyeur à plasma d’oxygène et placez un substrat de silicium de deux centimètres sur deux centimètres avec une couche de 80 nanomètres d’épaisseur ou d’un nanomètre d’épaisseur de parylène N dans la chambre.

Pompez la chambre à moins de 400 milli torr de pression manométrique. Ouvrez légèrement la vanne de dosage et laissez l’air entrer dans la chambre. Attendez que la pression manométrique atteigne 800 à 1000 milli torr.

Réglez le nettoyeur plasma sur une puissance RF élevée telle que 30 watts et traitez le substrat avec du plasma pendant trois minutes. Coupez l’alimentation RF dans la pompe à vide lorsque vous avez terminé. Dans les 10 minutes suivant la fin du nettoyage au plasma, fixez le substrat traité au plasma sur un mandrin d’extrusion.

Réglez la machine à tourner pour qu’elle fonctionne à 1 500 tr/min pendant 15 secondes. Ensuite, appliquez 100 microlitres de la solution PVDMA sur le substrat et commencez à revêtir le substrat dans les deux secondes suivant l’application de la solution. Recuire le film dans un four à vide à une atmosphère vide et à 110 degrés Celsius pendant 18 heures.

Laissez l’échantillon refroidir à l’air ambiant. Enfin, sonisez l’échantillon pendant 10 minutes dans 20 millilitres d’acétone ou de chloroforme pour éliminer le parylène. Séchez le substrat sous un courant d’azote gazeux avant de le stocker.

Pour commencer à préparer un substrat de silicium chimiquement ou biologiquement inerte, nettoyez au plasma un substrat de silicium nu pendant trois minutes, comme décrit précédemment. Ensuite, dans une hotte, pipetez 100 microlitres de TPS dans une boîte de Pétri. Placez le substrat traité au plasma dans la boîte de TPS dans un dessiccateur sous vide dans les cinq à dix minutes suivant la fin du nettoyage au plasma.

Évacuez le dessiccateur à 750 torrs de vide pour commencer le dépôt TPS. Laisser le TPS se déposer sur le substrat pendant une heure pour obtenir un substrat chimiquement inerte. Si vous préparez un substrat biologiquement inerte, faites tremper le substrat sylonisé dans une solution poids/volume de poloxamère 407 à zéro virgule sept pour cent dans de l’eau ultra-pure pendant 18 heures pour générer une couche de PEG sur le substrat recouvert de TPS.

Après cela, rincez le substrat biologiquement inerte avec 30 millilitres d’eau ultra pure trois fois en cinq minutes. Ensuite, modelez le substrat chimiquement ou biologiquement inerte avec une photorésine positive et gravez les zones exposées sur la surface du silicium. Ensuite, sonicez l’échantillon dans de l’acétone pendant 10 minutes pour enlever la couche de parylène.

Sécher l’échantillon sous azote gazeux. Fixez le substrat sur un mandrin de spin coater et réglez le spin coater à 1 500 tr/min pendant 15 secondes. Appliquez 100 microlitres de 1 % en poids de bloc PGMA PVDMA sous forme anhydre sur le substrat et commencez le revêtement par centrifugation dans les deux secondes suivant l’application.

Recuire le film polymère résultant dans un four à vide à une atmosphère de vide et à 110 degrés Celsius pendant 18 heures. Retirez les polymères physiquement absorbés des régions d’arrière-plan par 10 minutes de sonication dans de l’acétone ou du chloroforme. Séchez ensuite l’échantillon sous azote gazeux.

Pour commencer le processus d’impression par microcontact, sylonisez un maître en silicium pour les réseaux de micropiliers avec TPS. Ensuite, mélangez 40 à 50 grammes de base PDMS dans un agent de durcissement dans un rapport de dix pour un. Utilisez la lithographie douce pour modéliser une dalle de PDMS avec des réseaux de micropiliers.

Découpez un timbre d’un point cinq par un point cinq centimètres dans la dalle. Nettoyez et séchez le tampon et sylonisez le tampon avec TPS. Ensuite, appliquez du ruban adhésif double face sur la platine d’un support de perceuse à colonne.

Ensuite, préparez cinq millilitres d’une solution de bloc de PVDMA PGMA dans du chloroforme anhydre. Plongez le tampon sylonisé dans cette solution pendant au moins trois minutes. Traitez rapidement au plasma un substrat de silicium nu de deux centimètres sur deux centimètres pendant trois minutes.

Dans les cinq minutes suivant la fin du nettoyage au plasma, retirez le tampon de la solution polymère. Ensuite, apportez le substrat et le tampon au support de perceuse à colonne. Placez le substrat et le tampon sur le ruban adhésif double face sur la scène avec le substrat en bas.

Appliquez un contact conforme entre le tampon et le substrat avec une pression estimée à 75 grammes de force par centimètre carré, ou sept virgule trois cinq kilopascals pendant une minute. Ensuite, relâchez soigneusement la pression et séparez doucement le tampon du substrat de silicium à la main. Dans les cinq minutes suivant la séparation, recuire le substrat imprimé dans le four à vide pendant 18 heures à 110 degrés Celsius.

Enfin, sonicez le substrat imprimé dans de l’acétone ou du chloroforme pendant dix minutes pour éliminer le bloc de PVDMA PGMA absorbé par les phys. Séchez le substrat imprimé avec de l’azote gazeux et stockez-le dans le dessiccateur sous vide jusqu’à ce qu’il soit prêt pour la caractérisation. La technique de soulèvement du parylène a produit des structures de brosse en bloc PGMA PVDMA correspondant à une épaisseur de film polymère d’environ 90 nanomètres.

Le recuit était essentiel à la technique car la sonication et le chloroforme éliminaient la majeure partie du polymère non recuit. Des pochoirs en parylène de 80 nanomètres d’épaisseur ont montré une plus grande uniformité de film que des pochoirs d’un micron d’épaisseur sur des substrats de silicium nus. L’assemblage dirigé par interface sur des substrats chimiquement ou biologiquement inertes a produit des structures de 90 à 100 nanomètres d’épaisseur sans les défauts de bord observés dans la méthode de décollage du parylène.

L’impression par microcontact a produit des films polymères hautement réticulés, d’environ trois à neuf microns d’épaisseur, en utilisant différentes concentrations de polymère. En plus de traiter le substrat avec du TPS et du plasma d’oxygène, le recuit était essentiel pour cette technique, car des dommages importants ont été observés sur les films non recuits après sonication. La fonctionnalité azlactone a été préservée par l’impression par microcontact, comme l’indique la vibration d’étirement du carbonyle à 1818 centimètres réciproques.

L’impression par microcontact a également permis de contrôler l’épaisseur du film en faisant varier la concentration de la solution PVDMA du bloc PGMA utilisée pour encrer le tampon. Ici, nous avons montré que la procédure de décollage du parylène est une méthode polyvalente pour modeler les polymères à trous de bloc à une résolution de microscope. Le facteur crucial qui a affecté l’uniformité du film était l’épaisseur du pochoir en parylène.

La méthode de structuration par assemblage dirigé par interface utilise des pochoirs en parylène pour générer des motifs d’oxyde qui guident l’auto-assemblage des polymères PVDMA à bloc PGMA sur des surfaces chimiquement ou biologiquement inertes. Le protocole d’impression par microcontact personnalisé présenté ici génère essentiellement un polymère PVDMA plus épais en bloc PGMA, offrant des rapports surface/volume plus élevés qui peuvent améliorer la charge d’analytes chimiques ou biologiques dans l’application de capture, améliorer l’attachement, la viabilité et la prolifération des cellules dans les applications de culture cellulaire. Les méthodes et les résultats présentés ici décrivent plusieurs approches qui génèrent des interfaces de motifs avec le polymère PVDMA à bloc PGMA.

Les méthodes peuvent être utilisées pour créer des surfaces avec une structure brossée ou réticulée de ce polymère en fonction des applications.