Metodi di fabbricazione di superficie per fantasia deposizione di nanometro spessa spazzole o micron di spessore, film reticolato di un copolimero del blocco di azlactone sono segnalati. Fasi critiche sperimentale, risultati rappresentativi e le limitazioni di ciascun metodo sono discussi. Questi metodi sono utili per la creazione di interfacce funzionali con caratteristiche fisiche su misura e reattività di superficie sintonizzabile.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di superfici reattive con spazzola e film reticolato di co-polimeri funzionalizzati Azlactone blocco
In questo articolo
Sommario
Abstract
In questa carta, metodi di fabbricazione che generano superfici romanzo utilizzando il blocco basato su azlactone co-polimero, poli (metacrilato di glycidyl) -blocco- poly (vinyl azlactone dimetil) (PGMA -b- PVDMA), sono presentati. Dovuto l'alta reattività dei gruppi di azlactone verso ammina, tiolo e gruppi dell'idrossile, PGMA -bsuperfici - PVDMA possono essere modificate con molecole secondari per creare interfacce chimicamente o biologicamente funzionalizzate per una varietà di applicazioni. I rapporti precedenti di fantasia PGMA -b- PVDMA interfacce hanno usato le tecniche tradizionali verticistica patterning che generano non uniforme film e composizioni chimiche scarsamente controllato sfondo. Qui, descriviamo le tecniche di campitura su misura che permettono la precisa deposizione di altamente uniforme PGMA -b- PVDMA film in sfondi che sono chimicamente inerti o che hanno proprietà di biomolecole-repellente. D'importanza, questi metodi sono progettati per deposito PGMA -b- PVDMA film in un modo che mantiene completamente azlactone funzionalità attraverso ogni fase di lavorazione. Film fantasia mostrano spessori ben controllati che corrispondono ai pennelli di polimero (~ 90 nm) o altamente reticolato strutture (~ 1-10 μm). Pattern pennello vengono generati utilizzando entrambi il lift-off parylene o interfaccia diretto metodi di montaggio descritti e sono utili per una modulazione precisa di reattività chimica complessiva di superficie regolando sia il PGMA -b- PVDMA densità dello schema o il lunghezza del blocco VDMA. Al contrario, la spessa, reticolato PGMA -b- PVDMA modelli sono ottenuti utilizzando una tecnica di stampa micro contatto su misura e offrono il vantaggio di carico più elevato o la cattura di materiale secondario a causa della maggiore superficie per rapporti di volume. Procedura sperimentale dettagliata, caratterizzazioni di pellicola critica e Trouble-Shooting guide per ogni metodo di fabbricazione sono discussi.
Introduzione
Lo sviluppo di tecniche di fabbricazione che consentono un controllo preciso e versatile di funzionalità superficiale chimico e biologico è desiderabile per una varietà di applicazioni, dalla cattura dei contaminanti ambientali allo sviluppo della prossima generazione biosensori, gli impianti e dispositivi1,2di ingegneria tissutale. Polimeri funzionali sono ottimi materiali per la sintonizzazione proprietà superficiali attraverso "l'innesto da" o "l'innesto a" tecniche3. Questi approcci consentono un controllo della reattività superficiale basata su funzionalità chimica del monomero e p....
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Protocollo
1. PGMA -b- PVDMA sintesi20
- Sintesi PGMA macro-catena dell'agente di trasferimento (Macro-CTA)
- Utilizzare una reazione di turno-inferiore 250 mL imballati equipaggiato con un ancoretta magnetica rivestite con politetrafluoroetilene.
- Combinare 14,2 g di glicidil metacrilato GMA (142.18 g/mol) con 490,8 mg di 2-ciano-2-propil dodecil trithiocarbonate (CPDT) (346.63 g/mol) e 87,7 mg di 2, 2 '-azobis (4-metossi-2,4-dimetil valeronitrile) (V-70) (308.43 g/mol) (rapporto molare di CPDT: V-70 = 5:1) e il benzene (100 mL) in aria libera pallone da.
- Degassare la miscela di reazione mediante argon e agitar....
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Risultati
Misure di angolo di contatto possono essere utilizzate per valutare la funzionalizzazione del silicio con PGMA-b-PVDMA. Figura 1 illustra l'angolo di contatto del substrato di silicio durante le fasi di lavorazione diverse. Comportamento idrofilo del substrato di silicio del plasma pulito è mostrato in Figura 1B. L'angolo di contatto dopo polimero spin coating e ricottura è 75° ± 1°(figura 1
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Discussione
Questo articolo presenta tre approcci al patterning PGMA -b- PVDMA, ciascuno con una serie di vantaggi e svantaggi. Il metodo di Lift-off parylene è un metodo versatile per patterning blocco co-polimeri presso micro risoluzione su scala nanometrica ed è stato usato come una maschera di deposizione in altri patterning sistemi33,34,35. Dovuto la relativa adesione di superficie relativamente debole, lo stencil parylene può.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata sostenuta da Kansas State University. Una parte di questa ricerca è stata condotta presso il centro per Nanophase Materials Sciences, che è sponsorizzato Oak Ridge National Laboratory dalla divisione scientifica di strutture utente, Office di base energia scienze e US Department of Energy.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Materiale | |||
| Etanolo, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 459844-HCL | |
| , 1,019 N in H2O | Fluka Analytical | ||
| 318949-acetone, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 320110-benzene | |
| , ≥ 99,9% | Sigma-Aldrich | 270709 | - |
| Isopropanolo, reagente ACS, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 190764 | |
| Hexane | Fisher Chemical | H292-4-Argon | |
| Matheson Gas | |||
| G1901175-Tetraidrofurano (THF), ≥ 99,9% | Sigma-Aldrich | ||
| 401757-Pluronic F-127 | Sigma-Aldrich | P2443-Polidimetil | |
| Silossano (PDMS) Slygard 184 | Dow Corning | 4019862-tricloro | |
| (1H,1H,2H,2H-perfluoroottil) silano (TPS), 97% | Sigma-Aldrich | 448931 | È tossico. Lavorare con esso sotto il cofano |
| Cloroformio anidro, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 372978-Positive | |
| Photoresist AZ1512 | MicroChemicals | AZ 1512 | liquido rosso ambrato, densità 1,083 g/cm3, la fase di rivestimento deve essere eseguita sotto il cofano |
| Sviluppatore AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ300 MIF | liquido incolore trasparente con leggero odore di ammina e densità di 1 g/cm3 |
| 1,2-vinil-4,4-dimetil azlattone (VDMA) | Isochem North America, LLC | ||
| dodecil tritiocarbonato (CPDT) | Sigma-Aldrich | ||
| 723037-2,2′-Azobis (4metossi-2,4-dimetil valeronitrile) (V-70) | Wako Specialty Chemicals | CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8-Parylene | |
| N | Specialty Coating Systems | 15B10004 | - |
| Name | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
| Equipment | |||
| Parylene Coater | Specialty Coating Systems | SCS Labcoater (PDS 2010) | - |
| Sistema di allineamento maschera | Neutronix Quintel | NXQ8000 | - |
| Incisore al plasma | di ossigeno Oxford Instruments | Sistema da laboratorio al plasma 100-Profilometro | |
| superficie | Veeco | Dektak 150 | Il tipo di scansione era standard hill. La durata e la forza della scansione sono state rispettivamente di 120 s e 1 mg. |
| Microscopio verticale a campo chiaro | Olympus Corporation | BX51-Oxygen | |
| Plasma Cleaner | Harrick Plasma | PDC-001-HP-Spettroscopia | |
| infrarossa a trasformata di Fourier a riflettanza totale attenuata (ATR-FTIR) | Perkin Elmer | ATR-FTIR 100-Microscopia | |
| forza atomica (AFM) | Microscopio a forza atomica PicoPlus Picoplus | Veeco MLCT-E cantilever con una costante elastica di 0,5 N/m. Le velocità di scansione variavano tra 0,25 e 1 Hz. | |
| Microscopia elettronica a scansione (SEM) | Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Giappone- | - | |
| Stazione di lavoro per utensili rotanti | Dremel | Modello 220-01-Spin | |
| Coater | Smart Coater | SC100-Forno | |
| sottovuoto | Yamato Scientific Co. | PCD-C6(5)000) | - |
| Cromatografia ad esclusione dimensionale (SEC) | Waters Alliance 2695 Separations Module | 720004547Rivelatore con | |
| indice di rifrazione (RI) | rivelatore Waters modello 2414 | ||
| array di fotodiodi | Waters | Model 2996, | |
| rivelatore 716001286-Multi-angle Light Scattering (MALS) | Wyatt Technology | miniDAWN TREOS II-Viscosimetro | |
| Wyatt Technology | Viscostar-PLgel | ||
| 5 µ m colonne a C misto (300 x 7,5 mm) | Agilent | 5 µ m colonne C | |
| J. A. Woollam | alpha-SE | modello di Cauchy, strati PGMA e PVDMA avevano indici di rifrazione di 1,50 e 1,52 a 632 nm | |
| Sonicatore ad ultrasuoni | Fischer Scientific | FS-110H | - |
Riferimenti
- Faia-Torres, A., Goren, T., Textor, M., Pla-Roca, M. Patterned Biointerfaces. Comprehensive biomaterials. , 1st edition, Elsevier publications. 181-201 (2017).
- Ogaki, R., Alexander, M., Kingshott, P. Chemical patterning in biointerface science. Materials Today. 13 (4), 22-35 (2010).
- Rungta, A., et al. Grafting bimodal....
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Ristampe e permessi
