Miękka funkcjonalizacja litograficzna i modelowanie Beztlenkowy krzem i german

Tutaj opisujemy prostą metodę modelowania beztlenkowego krzemu i germanu za pomocą reaktywnych organicznych monowarstw i demonstrujemy funkcjonalizację wzorzystych substratów za pomocą małych cząsteczek i białek. Takie podejście całkowicie chroni powierzchnie przed utlenianiem chemicznym, zapewnia precyzyjną kontrolę nad morfologią cech i zapewnia łatwy dostęp do chemicznie dyskryminowanych wzorów.

Protokół ten pokazuje, jak modelować krzem beztlenkowy w germanie za pomocą reaktywnych monowarstw organicznych przy użyciu wysoce wydajnego i prostego w obsłudze protokołu drukowania. Wykazano również selektywną funkcjonalizację substratów wzorcowych zarówno małymi cząsteczkami, jak i białkami. Pierwszym krokiem protokołu jest kowalencyjna modyfikacja substratów krzemowych lub germanowych za pomocą wysoce stabilnej pierwotnej monowarstwy organicznej.

Chroni to leżący pod spodem nieorganiczny interfejs organiczny przed reaktywną degradacją i uszkodzeniem oksydacyjnym. Kowalencyjnie połączona w hydroksylowo-smidowej warstwie estrowej powstaje w celu zapewnienia utajonych funkcji hydrolitycznych i reaktywnych W drugim etapie jednolite dwuwarstwowe podłoża zmodyfikowane przez NHS są modelowane przez katalityczne drukowanie mikrokontaktowe przy użyciu kontaktu stempla elastomerowego zmodyfikowanego kwasem siarkowym ze stemplem hydrolizuje grupy NHS, tworząc w ten sposób wzory chemicznie odrębnych aktywowanych i wolnych kwasów karboksylowych NHS. Następnie substraty wzorcowe są funkcjonalizowane małymi cząsteczkami organicznymi i białkami.

Ten krok jest zakończony przez pierwszą naprawę NI Trello. Kwas trioctowy zakończył heterofunkcjonalne łączniki z funkcjonalizowanymi regionami NHS, a po drugie, poprzez selektywne przyłączanie heksahistaminy znakowanej zielonym białkiem fluorescencyjnym. Podejście to daje doskonałe wyniki z wzorcami różnej intensywności fluorescencji, które są dość wyraźne we wzorcu integralności, który jest niezwykle stabilny po wielu modyfikacjach powierzchni.

Tak więc główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami jest dokładność. Wzór jest naprawdę kontrolowany przez dokładność samego stempla, a nie przez dyfuzję. Projekt został pierwotnie zainicjowany z założenia, że techniki modelowania, które opierają się na reakcji katalitycznej, a nie na prostym osadzaniu, muszą mieć wiele zalet.

Po pierwsze, katalizatory nie są zużywane w reakcji i mogą być wielokrotnie używane. W przeciwieństwie do tradycyjnego drukowania lub osadzania, w których trzeba stale dostarczać nowe materiały do tworzenia wzorów. W naszych wczesnych pracach przywiązaliśmy cząsteczkę katalizatora do końcówki A FM, a następnie nalekaliśmy ją wzdłuż powierzchni w procesie szeregowym, jak obrabiarka do modelu.

Ale stempel elastomerowy był logicznym rozszerzeniem dla równoległych zastosowań produkcyjnych Ready. Jednym z najważniejszych aspektów protokołu jest zastosowanie dwuwarstwowego systemu molekularnego. System pozwala nam zarówno jeść, jak i funkcjonalizować podłoża wolne od tlenków i organiczne.

Idealnie byłoby, gdyby początkowy pierwotny Sam osiągnął całkowite zakończenie wszystkich odsłoniętych atomów na powierzchni i utworzył ściśle upakowany system molekularny, który może chronić powierzchnię zarówno przed utlenianiem, jak i degradacją. Wtórna warstwa wierzchnia powinna zawierać końcowe grupy funkcyjne, które mogą być dalej modyfikowane za pomocą dodatkowych przemian chemicznych. Istotnym ograniczeniem rozdzielczości tradycyjnego druku mikrokontaktowego jest dyfuzja wzoru i cząsteczek.

Nasze metody pozwalają na reakcję chemiczną między katalizatorem aktualnie mobilizowanym na trzpieniu a substratem przyłączonym do krzemu lub germanu. Ze względu na te właściwości, nasza technika eksperymentuje z replikacją bardzo małych rozmiarów 100 nanometrów. Lub dlatego, że metoda ta tworzy wzorce chemiczne, możliwa jest ich funkcjonalizacja poprzez określone reakcje z różnymi cząsteczkami biologicznymi i organicznymi.

Ta procedura wymaga użycia kilku niebezpiecznych chemikaliów, takich jak kwas fluorowodorowy, roztwór nano chipa i pentachlorek fosforu. Podczas pracy z tymi odczynnikami ważne jest, aby nosić odpowiednią odzież ochronną i pracować w dobrze wentylowanym środowisku. Najtrudniejszą częścią tego protokołu jest szybkie przeniesienie chlorowanych powierzchni do roztworu greenarda.

Aby uniknąć ponownego tworzenia się warstwy tlenku, Zacznij od przygotowania płytki krzemowej 11. Pokrój go na jednocentymetrowe podłoża kwadratowe, odkurz podłoża i spłucz je wodą i przefiltrowanym etanolem. Następnie usuń wszelkie zanieczyszczenia organiczne, zanurzając podłoża silikonowe w szklanym naczyniu zawierającym nanos.

Roztwór paskowy podgrzany do 75 stopni Celsjusza. Odczekaj 15 minut, a następnie spłucz. Wyczyść każde podłoże dejonizowaną, przefiltrowaną wodą.

Daj każdemu substratowi pięciominutową kąpiel w 5% roztworze HF, aby usunąć natywną warstwę tlenku, a następnie wysuszyć beztlenkowy krzem azotem. Aby wytworzyć chlorowany substrat, natychmiast zanurz każdy wolny od tlenku kawałek krzemu w fiolce scyntylacyjnej zawierającej dwa mililitry nasyconego chlorku fosforu Penta w chlorobenzenie. Po zakończeniu reakcji.

Pozostawić fiolki do ostygnięcia w temperaturze pokojowej. Spłucz każdą powierzchnię chlorobenzenem i wysusz pod przefiltrowanym azotem. Następnie umieść każdą chlorowaną powierzchnię krzemu w fiolce ciśnieniowej zawierającej cztery mililitry propanolu chlorku magnezu.

Inkubować fiolki ciśnieniowe w temperaturze 130 stopni Celsjusza przez 24 godziny. Gdy fiolki ciśnieniowe ostygną do temperatury pokojowej, szybko spłucz każdą powierzchnię di chlorometanem i etanolem i wysusz pod przefiltrowanym azotem, tak jak w przypadku przygotowania podłoża krzemowego. Pokrój wafel germanowy na jednocentymetrowe kwadraty i odkurz, a następnie spłucz wodą i przefiltrowanym etanolem z germanem.

Usuń zanieczyszczenia organiczne, zanurzając podłoża w naczyniu z acetonem na 20 minut. Następnie zanurz je w 10% roztworze HCL na 15 minut. Wysuszyć podłoża azotem i umieścić każdą chlorowaną powierzchnię w fiolce ciśnieniowej zawierającej cztery mililitry ósemkowego chlorku magnezu.

Inkubować fiolki w temperaturze 130 stopni Celsjusza przez 48 godzin. Po inkubacji pozostawić fiolki do ostygnięcia do temperatury pokojowej i szybko przepłukać każdą płytkę di chlorometanem i etanolem. Wysuszyć wafle pod przefiltrowanym azotem.

Zacznij od odpipetowania kilku kropli roztworu NHS Diaz na metylową zakończoną. Pozwól, aby roztwór rozprzestrzenił się na całej powierzchni. Umieść powierzchnie pod lampą UV na 30 minut.

Następnie dodaj więcej kropli NHS Diaz na powierzchnię i pozwól reakcji postępować. Przez dodatkowe 30 minut. Spłucz powierzchnie zmodyfikowane przez NHS chlorometanem i etanolem i wysusz je pod przefiltrowanym azotem.

Następnie przystąp do funkcjonalizacji małych cząsteczek. Na koniec przeanalizuj powierzchnie za pomocą XPS, aby określić skład pierwiastkowy. Przygotowanie stempla należy rozpocząć od zmieszania kapatonosulfonianu etanu guza sodu z 10 mililitrami czterech normalnych roztworów HCL w dioksanie.

Mieszaj roztwór w temperaturze pokojowej przez dwie minuty od roztworu. Odfiltruj chlorek sodu przez drobny szklany filtr, a następnie przez filtr strzykawkowy z membraną PTFE o grubości 0,2 mikrona. Teraz weź klarowny roztwór kwasu fonicznego guza kaptoetanu w dioksanie i odparuj dioksan pod zmniejszonym ciśnieniem.

Powstały kwas siarkowy należy reagować z dwoma mililitrami akrylanu poliuretanu, mieszaniną prepolimerową w temperaturze pokojowej, a następnie w próżni w temperaturze 50 stopni Celsjusza. Pamiętaj, aby całkowicie uwolnić mieszaninę od uwięzionych roślin uprawnych, aby zapewnić pomyślną polimeryzację mieszaniny prepolimerowej. Ważne jest, aby nigdy nie podgrzewać się podczas reakcji ze mną.

CAPTA atten kwas fonowy, a gdy natlenia się w próżni, Podczas gdy roztwór jest lepki, wlej go na wzór krzemu głównego i przykryj płaskim szkiełkiem owiniętym w paraform. Następnie utwardź pleśń, wystawiając ją na działanie światła UV. Po polimeryzacji usuń szkiełko i folię para, a następnie ostrożnie odklej stempel od wzorca, przytnij stempel do odpowiedniego rozmiaru i umyj go etanolem i wodą.

Następnie wysusz go przefiltrowanym azotem. Poniżej znajduje się najważniejszy krok do protokołu. Umieść stempel na podłożu zmodyfikowanym przez NHS bez zewnętrznego obciążenia, które utrzymywałoby je razem.

Nie wysyłaj stempla ani nie wywieraj zbyt dużego nacisku. Odczekaj minutę, następnie spłucz podłoże i stempluj wodą z etanolem, a następnie ponownie etanolem, a następnie wysusz pod przefiltrowanym azotem. Przechowuj stemple w temperaturze pokojowej, aby przeanalizować wytworzony wzór.

Użyj bocznej mikroskopii sił atomowych w trybie kontaktowym i skaningowej mikroskopii elektronowej. W tym kroku mobilizujemy GFP do powierzchni krzemu wzorcowego. Najpierw zaczynamy od modyfikacji aktywowanego estru pochodną NTA, a następnie unieruchamiamy białko znacznika HIIN na powierzchnię poprzez chelatację niklu.

Na tym etapie ważne jest, aby utrzymać interesującą biomolekułę w odpowiedniej temperaturze, aby uniknąć niepożądanej degradacji. Aby przyłączyć białka do wzorca NHS, do dwufunkcyjnego substratu, zanurz go w roztworze lizyny, kwasu octowego i trietyloaminy. Po godzinie spłucz podłoża wodą, a następnie etanolem.

Teraz inkubuj substraty przez pięć minut w chelatującym roztworze siarczanu niklu. Następnie przepłukać podłoża wodą i buforem wiążącym, a następnie zanurzyć je w kąpieli z lodowatym roztworem GFP. Godzinę później przepłukać podłoża tym samym buforem wiążącym, a następnie przepłukać w PBS.

Następnie przechowuj substraty w PBS w temperaturze zero stopni Celsjusza przed analizą. Na koniec przeanalizuj powierzchnie za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej, aby uwidocznić obszary zmodyfikowane przez GFP. Miękkie litograficzne nanowzorce litograficzne Soft B wykorzystano do stworzenia selektywnych wzorów chemioterapii na krzemie beztlenkowym, a na germanie, reakcja między funkcjonalizowanym substratem NHS w stemplu wzoru katalitycznego prowadzi do hydrolizy ugrupowań NHS w obszarach kontaktu potwierdzającego, dając wzór przez funkcjonalne regiony zawierające substrat aktywowanych i wolnych kwasów karboksylowych NHS.

Ze względu na wolny od dyfuzji charakter metody, rozdzielczość jest zbliżona do rozdzielczości fotolitografii, co widać w 125 nanometrowych obiektach. Cechy te zostały jednolicie odwzorowane na całej powierzchni podłoża krzemowego. Wymiary wydrukowanych elementów były identyczne z wymiarami odpowiadającego im wzorca krzemowego i stempla katalitycznego.

Co ciekawe, stempel katalityczny może być wielokrotnie używany bez utraty wydajności. Selektywną funkcjonalizację półprzewodników o wzorze metodą chemoterapii udało się osiągnąć poprzez wykorzystanie reaktywności różnicowej aktywowanych i wolnych kwasów karboksylowych. Najpierw hetero bifunkcyjne łączniki zakończone kwasem niello trice zostały przymocowane do regionów funkcjonalizowanych NHS, a następnie wykorzystane do powstałej powierzchni wzorca NHS jako szablon do selektywnego mocowania znacznika histaminy heksa G-F-P-N-H-S.

Krzem był funkcjonalizowany chemioterapią za pomocą cząsteczek białka. Stosując to podejście pod mikroskopią fluorescencyjną, stwierdzono wyraźną różnicę w intensywności między regionami wolnego kwasu karboksylowego zmodyfikowanymi i zhydrolizowanymi GFP. Rozmiar i kształt replikowanych cech są spójne zarówno między powierzchniami wzorzystymi NHS, jak i zmodyfikowanymi GFP, co potwierdza niezwykłą stabilność powierzchni pasywowanych węglem i selektywność podejścia do tłoczenia.

Prezentowany protokół jest formą druku atramentowego, mniej mikrokontaktowego, który może być uniwersalnie stosowany do dowolnego podłoża zdolnego do obsługi prostych, dobrze uporządkowanych monowarstw. Ponieważ proces ten nie polega na przenoszeniu atramentu ze stempla na powierzchnię. Ograniczenie rozdzielczości dyfuzyjnej tradycyjnego i reaktywnego druku mikrokontaktowego zostało wyeliminowane.

Zezwalanie na rutynową produkcję obiektów w nanoskali. Włączenie pierwotnego, wysoce uporządkowanego układu molekularnego zapewnia pełną ochronę leżącego pod spodem półprzewodnika przed uszkodzeniem spowodowanym utlenianiem. Tworzenie selektywnych patentów CHE zapewnia specjalnie rozwiązane punkty zaczepienia dla różnych cząsteczek biologicznych i organicznych.

Wykorzystując różne aktywności wolnych i aktywowanych przypadków karka, byliśmy w stanie zmobilizować nienaruszone białka histo na utworzonych wzorcach. Jednak metoda ta nie ogranicza się do nienaruszonych białek i może być stosowana do immobilizacji innych biomolekuł, takich jak DNA i przeciwciała. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak modyfikować pasywowany krzem lub german za pomocą układu molekularnego i wzoru katalitycznego.

NHS zmodyfikował podłoża. Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o pracy w czystym, wolnym od kurzu środowisku. Ważne jest również, aby stosować niezbędne środki ostrożności podczas pracy z materiałami niebezpiecznymi, takimi jak HF i nanos. Zdejmować paski.