Name: ブラシのような反応性表面を加工し、アズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 9 s
Description: 学ぶアズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜作製法。パリレン剥離法とマイクロコンタクト印刷を用いて、膜厚の均一性と官能基の保持を実現する表面加工技術を習得できます。

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この研究は、カンザス州立大学によって支えられました。本研究の一部は、ナノ相物質科学は、オークリッジ国立研究所で科学的なユーザー施設課、基礎エネルギー科学のオフィスと米国エネルギー省が主催、センターにて行われました。

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本稿は PGMAbをパターニングする 3 つのアプローチ - PVDMA、それぞれ、一連の利点と欠点を持つ。パリレン レーザリフトオフ法によるパターン ブロック共重合体ミクロ ナノスケールの分解能で汎用性の高い方法です、他パターニング システム33,34,35の蒸着マスクとして使用されています。その比較的弱いの表面付着によるパリレン ステンシル容易に削除できます表面からバック グラウンド地域を公開するポリマー コーティング後溶剤で超音波処理によって。背景領域には、一貫してクリーンと残留ポリマーの自由が表示されます。パリレンはさまざまな表面36,37に不活性なのでこのアプローチは PGMAbを堆積させるために便利 - 異なる背景の表面化学の多様性に PVDMA。膜厚均一性に影響する要因の一つは、パリレン...

さまざまなアプリケーション、次世代の開発に環境汚染物質のキャプチャからの望ましいは化学と生物学の表面機能の汎用性と正確なコントロールを可能にする加工技術を開発バイオ センサー、インプラント、および組織エンジニア リング デバイス1,2。機能性高分子材料は、「移植」や""技術3へ移植を介して表面特性を調整するための優秀な材料です。これらのアプローチでは、単量体の化学的機能、高分子4,5,6の分子量に基づく表面の反応性の制御ができます。アズラクトン ベースのポリマー研究されている激しくないこのコンテキスト アズラクトン グループは急速に開環反応の異なる求核試薬とカップルに。これには、アミン、アルコール、チオール化合物、ヒドラジンのグループ、それによってさらに表面機能化7,8の多彩なルートを提供するが含まれます。アズラクトン ベースのポリマー フィルムは、環境別で採用されているし、検体を含む生物学的応用をキャプチャ9,10,6,細胞文化11及び防汚/非粘着コーティング12。多くの生物学的応用のマイクロメータ スケールに nano でアズラクトン高分子薄膜のパターニングが生体分子のプレゼンテーション、細胞間相互作用の空間的制御を容易にする表面相互作用13を調節するため望ましく 14,15,16,17,18。したがって、化学機能19を損なうことがなく高いパターンの均一性と制御された膜厚を提供する製造方法を開発する必要があります。
近年, Lokitzらは、PGMA -b- PVDMA ブロック共重合体は表面の反応性を操作することができる.酸化軸受表面に PGMA ブロック カップル、アズラクトンの高と可変の表面密度を降伏20をグループ化します。報告された方法による生体機能のインターフェイスの作成のこのポリマーをパターンが残留で汚染されたバック グラウンド地域と非一様高分子薄膜を生成伝統的なトップダウン フォトリソグラフィ アプローチを使用する以前フォトレジスト材料、非固有の化学的・生物学的相互作用21,22,23の高レベルを引き起こします。ここでは、バック グラウンド地域に試みはアズラクトン グループ、高分子反応性を損なうことと交差反応を発生します。これらの制限事項は、我々 は最近ブラシをパターニング技術開発 (~ 90 nm) または PGMA-bの高架橋 (1 ~ 10 μ m) フィルム - 完全に化学物質を保持する方法で化学的または生物学的に不活性の背景に PVDMA高分子24の機能。これらのメソッドはパリレン リフトオフ、インターフェイス指向アセンブリ (IDA) とカスタム μ 印刷 (μCP) 技術を利用します。パターニング方法と同様重要なフィルムの特性と課題と各テクニックに関連する制限する非常に詳細な実験方法は、書面、ビデオ形式でここに掲載されています。

<table><tbody><tr><td>Material</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>エタノール、&ge; 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td> <td>459844-HCL</td></tr><tr>、H2O <td>Fluka Analytical</td><td>318949</td><td>-</td>アセトン<td>中の1.019 N</td></tr><tr><td>、&ge; 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320110</td><td>-</td></tr><tr><td>ベンゼン、&ge; 99.9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270709</td><td>-</td></tr><tr><td>イソプロパノール、ACS試薬、&ge;99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>190764</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher Chemical</td><td>H292-4-Argon</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Matheson Gas</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>G1901175-Tetrahydrofuran (THF), &ge; 99.9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>401757-Pluronic F-127</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2443-Polydimethyl</td><td></td></tr> <tr><td>Siloxane (PDMS) Slygard 184</td><td>Dow Corning</td><td>4019862</td><td>-</td></tr><tr><td>トリクロロ(1H、1H、2H、2H-パーフルオロオクチル)シラン(TPS)、97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448931</td><td>それは有毒です。フードの下で作業</td></tr>する <tr><td>無水クロロホルム、&ge; 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372978</td><td></td></tr><tr><td>-ポジティブフォトレジスト AZ1512</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ 1512</td><td>琥珀色の赤い液体、密度 1.083 g/cm3、スピンコーティングのステップはボンネットの下で行う必要があります</td></tr><tr><td>現像液 AZ 300 MIF</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ300 MIF</td><td>わずかなアミン臭と密度 1 g/cm3</td></tr> <tr><td>の透明な無色の液体1,2-ビニル-4,4-ジメチルアズラクトン (VDMA)</td><td>Isochem North America, LLC</td><td>VDMA-2</td><td></td></tr><tr><td>-シアノ-2-プロピルドデシルトリチオカーボネート (CPDT)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>723037-2,2&prime;-アゾビス (4methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile) (V-70)</td><td>和光スペシャリティケミカルズ</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>名称</td><td>会社名</td><td>カタログ番号</td><td>コメント</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parylene Coater</td> スペシャルティ・<td>コーティング・システムズ</td><td>SCSラボコーター(PDS 2010)</td><td>-</td></tr><tr><td>マスクアライメントシステム</td> ニュー<td>トロニックス・クインテル</td><td>NXQ8000</td><td>●</td></tr><tr><td>酸素プラズマエッチング機</td><td>オックスフォード・インスツルメンツ</td><td>プラズマラボシステム 100</td><td>面</td></tr><tr><td>形状測定機</td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td>スキャンタイプが標準でした。スキャン時間および力は、それぞれ120秒および1mgであった。</td></tr><tr><td>明視野正立顕微鏡</td><td>オリンパス株式会社</td><td>BX51</td><td>-</td></tr><tr><td>酸素プラズマ&nbsp;クリーナー</td><td>ハリック プラズマ</td><td>PDC-001-HP</td><td></td></tr> <tr><td>減衰全反射率フーリエ変換赤外分光法 (ATR-FTIR)</td><td>Perkin Elmer</td><td>ATR-FTIR 100</td><td>-</td></tr><tr><td>原子間力顕微鏡 (AFM)</td><td>PicoPlus</td><td>Picoplus 原子間力顕微鏡</td><td>Veeco MLCT-E カンチレバー、スプリング定数 0.5 N/mスキャン速度は0.25〜1Hzの間で変化しました。</td></tr><tr><td>走査型電子顕微鏡(SEM)</td><td>株式会社日立科学システムズ-</td><td></td><td>-</td></tr><tr><td>ロータリーツールワークステーション</td><td>ドレメル</td><td>モデル220-01</td><td>-</td></tr><tr><td>スピンコーター</td><td>スマートコーター</td><td>SC100</td><td>-</td></tr><tr><td>真空オーブン</td><td>ヤマトサイエンティフィック</td><td>PCD-C6(5)000)</td><td>-</td></tr><tr><td>サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)</td><td>Waters Alliance 2695 Separations Module</td><td>720004547EN</td><td>-</td></tr><tr><td>屈折率(RI)検出器</td><td>Waters</td><td>Model 2414-Photodiode</td><td></td></tr> <tr><td>Array 検出器</td><td>Waters</td><td>Model 2996,</td> <td>716001286-Multi-angle</td></tr> <tr><td>Light Scattering(MALS) Detector</td><td>Wyatt Technology</td><td>miniDAWN TREOS II</td><td>-</td></tr><tr><td>粘度計</td><td>ワイアット</td><td>テクノロジーViscostar-PLgel</td><td></td></tr> <tr><td>5 & マイクロ;m 混合 C カラム (300 x 7.5 mm)</td><td>Agilent</td><td>5 &micro;m mixed-Cカラム</td><td>-</td></tr><tr><td>エリプソメータ</td><td>J. A. Woollam</td><td>alpha-SE</td><td>Cauchyモデル、PGMAおよびPVDMA層は、632 nmで屈折率が1.50および1.52でした</td></tr> 超音波<tr><td>超音波処理装置</td><td>Fischer Scientific</td><td>FS-110H</td><td>-</td></tr></tbody></table>

ブラシのような反応性表面を加工し、アズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜

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

本稿は、アズラクトン ベースのブロック共重合体、ポリ (メタクリル酸グリシジル) を使用して新規のサーフェスを生成する製造方法でブロック- ポリ (ビニル ジメチル アズラクトン) (PGMA-b- PVDMA) が表示されます。アミン、チオール、およびヒドロキシル グループに向かってアズラクトン グループの高い反応性のため様々 なアプリケーションに化学的または生物学的機能のインターフェイスを作成するセカンダリ分子と PGMAbの-PVDMA の面を変更できます。PGMA -b- PVDMA パターンのインターフェイスの以前の報告は、不均一膜と化学組成コントロール不良の背景を生成する従来のトップダウン パターニング手法を使用しています。ここでは、均一な PGMAb- PVDMA 薄膜の化学的に不活性であるまたは生体分子撥プロパティを持つ背景の正確な成膜を可能にするカスタマイズされたパターン化技術について述べる。重要なは、これらのメソッドは、処理順を追ってアズラクトン機能を完全に維持方法でデポジット PGMA-b- PVDMA 映画に設計されています。パターン フィルムを示すポリマー ブラシに対応する制御された厚さ (~ 90 nm) または高架橋構造 (1 ~ 10 μ m)。パリレン打上げを使用してブラシ パターンを生成またはインターフェイス監督か PGMA -b- PVDMA パターン密度を調整することによって説明したアセンブリ方法と全体的な表面反応の正確な変調のため役に立つかVDMA のブロックの長さ。対照的に、厚さ、架橋 PGMA -b- PVDMA パターンはカスタマイズされたマイクロ コンタクト印刷技術を用いて、高い読み込みの利点またはボリュームの比率に高い表面積のため二次素材のキャプチャを提供します。詳細な実験手順、臨界膜のキャラクタリゼーション、および各工法のトラブルシューティング ガイドを説明します。

接触角測定は PGMA b PVDMA とシリコンの機能化の評価に使用できます。図 1は、さまざまな処理手順の間にシリコン基板の接触角を示しています。プラズマ クリーニング シリコン基板の親水性の挙動を図 1 bに示します。高分子スピン コーティング、熱処理が 75 ° ± 1 ° の接触角(図 1C) 20面 PVDMA の Lokitzらによって報告された値に一貫しています。
図 2は、ATR FTIR スペクトルと接触角計測システム PDMS スタンプの µCP プロシージャの別の手順を示します。印刷した...

ナノメートルの厚さのブラシまたはミクロン厚のパターン蒸着、アズラクトン ブロック共重合体の架橋膜の表面の作製方法が報告されます。重要な実験手順、代表的な結果、および各メソッドの制限事項を説明します。これらのメソッドは、合わせた物理的な特徴と可変の表面反応性機能的なインターフェイスの作成に役立ちます。

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

これらの提示された方法は、パリレンリフトオフインターフェース指向アセンブリとカスタムマイクロコンタクト印刷技術を利用しています。これらの方法は、パターンポリマーの厚さに対する高い均一性と制御を提供するように設計されています。これらの方法は、アズラクトン基が開環付加反応で求核剤と迅速に結合できるため、汎用性の高いアズラクトン機能を完全に保持しながら、PGMAブロックPVDMA膜を堆積するようにも設計されています。アズラクトンベースのポリマーフィルムは、分析物の捕捉、細胞培養、防汚および抗接着コーティングなど、さまざまな環境および生物学的用途で使用されています。手順を開始するには、無水クロロホルム中のPGMA b PVDMAの1重量パーセント溶液の5ミリリットルを調製します。.次に、酸素プラズマクリーナーをオンにし、厚さ80ナノメートルまたは厚さ1ナノメートルのパリレンNの層でパターン化された2cm×2cmのシリコン基板をチャンバー内に配置します。チャンバーを400ミリトル真空計圧力未満にポンプダウンします。計量バルブを少し開き、空気がチャンバーに入るのを待ちます。ゲージ圧が800〜1000ミリトルに達するまで待ちます。プラズマクリーナーを30ワットなどの高RF電力に設定し、基板をプラズマで3分間処理します。終了したら、真空ポンプのRF電源をオフにしてください。プラズマ洗浄終了後10分以内に、プラズマ処理した基板をスピンコーターチャックに固定します。スピンコーターを1, 500 RPMで15秒間実行するように設定します。次に、100マイクロリットルのPGMAブロックPVDMA溶液を基板に塗布し、溶液を塗布してから1〜2秒以内に基板のスピンコーティングを開始します。フィルムを真空オーブンで1気圧真空、摂氏110度で18時間アニールします。サンプルを周囲の空気中で冷まします。最後に、サンプルを20ミリリットルのアセトンまたはクロロホルムで10分間超音波処理して、パリレンを除去します。窒素ガスの流れの下で基板を乾燥させてから保管してください。化学的または生物学的に不活性なシリコン基板の調製を開始するには、前述のように、裸のシリコン基板を3分間プラズマ洗浄します。次に、ドラフトで100マイクロリットルのTPSをペトリ皿にピペットで入れます。プラズマ洗浄が終わってから5〜10分以内に、プラズマ処理した基板を真空デシケーターのTPS皿に入れます。デシケーターを750トルの真空まで排気して、TPS堆積を開始します。TPSを基板上に1時間沈着させて、化学的に不活性な基板を取得します。生物学的に不活性な基質を調製する場合は、シロン化基質をポロキサマー407の体積に対するゼロ点の重量溶液に超純水に浸して18時間浸し、TPSコーティング基板上にPEG層を生成します。その後、生物学的に

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

Research

JoVE Journal

Engineering

工学

骨伝導性と生物活性を示しながら、頭蓋顎顔面(CMF)の骨欠損に適合できるスキャフォールドは興味深いものです。このプロトコルは、溶融塩テンプレートを使用する溶媒鋳造微粒子浸出(SCPL)法および生物活性ポリドーパミンコーティングの適用を使用して、ポリカプロラクトンジアクリレート(PCL-DA)に基づく形状記憶足場の調製について説明します。...

生理活性、PCLベースの「セルフフィット」形状記憶ポリマー足場の作製

二次元および三次元の超疎水性高分子材料は、生分解性ポリマーをエレクトロスピニングまたはエレクトロスプレーして調製し、類似の組成の低表面エネルギーポリマーと混合します。...

バイオメディカル応用のための超疎水性高分子材料を製造します

は、細胞の自発的な接着と剥離を制御するためのLangmuir-Schaefer法により、熱応答性ブロック共重合体で構成されるナノスケールの海島表面を作製しました。表面の調製と表面上の細胞の接着と剥離の両方を視覚化しました。...

組織工学のための熱応答性ナノ構造表面の調製

新規な方法は、市販の出発モノマーを用いて合成するために提示し、プログラム主鎖液晶エラストマーれます。作動性能は、プログラミング中に印加される歪みの量に依存しながら、熱機械的特性の広い範囲は、架橋剤の量を調整することにより調整されました。...

二段チオールアクリレート反応を使用してプログラム可能な、主鎖液晶エラストマーの合成

私たちは、細胞および薬物送達のためのデバイスとしてRGD官能化ハイドロゲルを合成するためのプロトコールを提示します。この手順には、アルキン修飾ポリアクリル酸(PAA)とRGD-アジド誘導体との間の銅触媒アルキン-アジド環化付加(CuAAC)が含まれます。ハイドロゲルは、マイクロ波支援重縮合を使用して形成され、それらの物理化学的特性が調査されます。...

治療用途のためのツールとしてのRGD官能ヒドロゲルの合成

分解性感温ハイドロゲル ヒドラゾン架橋高分子オリゴマー バルク スケール、マイクロ スケール、およびナノスケール、ゲル粒子・...

自己組織化反応押出、マイクロフルイディクス, 経由で複数の長さスケールでの分解性感温ハイドロゲルを加工・ エレクトロスピニング

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マルチ スケール構造機能表面の刻印ナノファイバーによる集計

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結晶化駆動自己アセンブリ(CDSA)は、狭い長さの分布の円筒形ナノ構造を製造するユニークな能力を表示します。ε-カプロラクトロンおよびメチルメタクリレートおよびN、N-ジメチルアクリルアミドのその後の鎖拡張の有機カプタライズリング開合重合が実証される。長さ500...

生分解性ブロック共重合体の結晶化駆動自己組織化による単分散円筒ナノ粒子の合成

本プロトコルは、タイプI光開始可逆的付加断片化連鎖移動重合およびそれに続く表面媒介重合を介したin...

タイプI光開始可逆的付加フラグメンテーション連鎖移動重合による3DプリンティングおよびIn Situ表面改質

このプロトコルは、シランでコーティングされたナノ多孔質表面への逐次デジタルパターニングとグラフトを介して滑りやすい三次元構造を製造するための光誘起法を提示します。このアプローチにより、滑りやすい領域の空間制御された形成が可能になり、パターン化された撥液性と界面滑り度の定量分析が可能になり、流体操作や表面工学に応用できます。...

シラン被覆ナノ多孔質構造に基づく滑りやすい表面の光誘起パターニングとグラフト化

学ぶアズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜作製法。パリレン剥離法とマイクロコンタクト印刷を用いて、膜厚の均一性と官能基の保持を実現する表面加工技術を習得できます。

ブラシのような反応性表面を加工し、アズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜

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