Wytwarzanie powierzchni reaktywnych za pomocą pędzlowych i usieciowanych warstw kopolimerów blokowych funkcjonalizowanych azlaktonem

Przedstawione metody wykorzystują parylenowy interfejs liftoff, ukierunkowany montaż i niestandardowe techniki druku mikrokontaktowego. Metody te mają na celu zapewnienie wysokiej jednorodności i kontroli nad grubością polimeru wzorcowego. Metody te są również zaprojektowane do osadzania folii PVDMA blokowych PGMA przy jednoczesnym całkowitym zachowaniu wszechstronnej funkcjonalności azlactonu, ponieważ grupy azlaktonowe mogą szybko łączyć się z nukleofilami w reakcjach dodawania do otwarcia pierścienia.

Folie polimerowe na bazie azlaktonu są stosowane w wielu różnych zastosowaniach środowiskowych i biologicznych, w tym w wychwytywaniu analitów, hodowli komórek oraz powłokach przeciwporostowych i antyadhezyjnych. Aby rozpocząć procedurę, przygotuj pięć mililitrów jednoprocentowego roztworu wagowego PGMA b PVDMA w bezwodnym chloroformie. Następnie włącz oczyszczacz plazmowy i umieść w komorze podłoże krzemowe o wymiarach dwa centymetry na dwa centymetry z warstwą parylenu N o grubości 80 nanometrów lub jednej nanometrowej.

Przepompuj w dół komory do ciśnienia wakuometru poniżej 400 militorów. Lekko otwórz zawór dozujący i pozwól, aby powietrze dostało się do komory. Poczekaj, aż ciśnienie manometryczne osiągnie 800 do 1000 militorów.

Ustaw odkurzacz plazmowy na wysoką moc RF, taką jak 30 watów i traktuj podłoże plazmą przez trzy minuty. Po zakończeniu wyłącz zasilanie RF w pompie próżniowej. W ciągu 10 minut od zakończenia czyszczenia plazmowego zamocuj podłoże poddane obróbce plazmowej na uchwycie do powlekania obrotowego.

Ustaw powlekarkę wirową tak, aby pracowała z prędkością 1 500 obr./min przez 15 sekund. Następnie nałóż 100 mikrolitrów roztworu PVDMA block PVDMA na podłoże i rozpocznij wirowanie powlekania podłoża w ciągu jednej do dwóch sekund od nałożenia roztworu. Wyżarzaj folię w piecu próżniowym w jednej atmosferze, próżni i 110 stopniach Celsjusza przez 18 godzin.

Pozostawić próbkę do ostygnięcia w otaczającym powietrzu. Na koniec poddać próbkę sonikacji przez 10 minut w 20 mililitrach acetonu lub chloroformu, aby usunąć parylen. Wysuszyć podłoże pod strumieniem gazowego azotu przed jego przechowywaniem.

Aby rozpocząć przygotowywanie chemicznie lub biologicznie obojętnego podłoża krzemowego, należy czyścić plazmowo gołe podłoże krzemowe przez trzy minuty, jak opisano wcześniej. Następnie w dygestorium odpipetować 100 mikrolitrów TPS na szalkę Petriego. Umieść substrat poddany obróbce plazmowej w naczyniu TPS w eksykatorze próżniowym w ciągu pięciu do dziesięciu minut od zakończenia czyszczenia plazmowego.

Opróżnij eksykator do 750 torów próżni, aby rozpocząć osadzanie TPS. Pozostawić TPS na podłożu na jedną godzinę, aby uzyskać chemicznie obojętne podłoże. W przypadku przygotowania biologicznie obojętnego podłoża, należy namoczyć sylonizowane podłoże w punkcie zerowym siedmioprocentowego roztworu wagowo-objętościowego poloksamu 407 w ultraczystej wodzie przez 18 godzin, aby wytworzyć warstwę PEG na podłożu pokrytym TPS.

Następnie spłucz biologicznie obojętne podłoże 30 mililitrami ultra czystej wody trzy razy w ciągu pięciu minut. Następnie ułóż wzór na chemicznie lub biologicznie obojętnym podłożu za pomocą dodatniego fotooporu i wytraw odsłonięte obszary na powierzchni krzemu. Następnie poddać próbkę sonikacji w acetonie przez 10 minut, aby usunąć warstwę parylenu.

Wysuszyć próbkę w atmosferze azotu gazowego. Zamocuj podłoże na uchwycie do powlekarki wirowej i ustaw powlekarkę wirową na 1 500 obr./min na 15 sekund. Na podłoże nanieść 100 mikrolitrów jednego procenta wagowego bloku PGMA PVDMA w bezwodnym chloroformie i rozpocząć powlekanie wirowe w ciągu jednej do dwóch sekund od aplikacji.

Powstałą folię polimerową wyżarzać w piecu próżniowym w jednej atmosferze próżni i temperaturze 110 stopni Celsjusza przez 18 godzin. Usunąć zaabsorbowane polimery z obszarów tła przez 10 minut sonikacji w acetonie lub chloroformie. Następnie wysuszyć próbkę w atmosferze azotu gazowego.

Aby rozpocząć proces drukowania mikrokontaktowego, należy zezonizować krzemowy wzorzec dla matryc mikrofilarowych z TPS. Następnie wymieszaj ze sobą od 40 do 50 gramów zasady PDMS w utwardzaczu w stosunku dziesięć do jednego. Użyj miękkiej litografii, aby ułożyć warstwę PDMS za pomocą układów mikrofilarów.

Wytnij jeden jednopunktowy stempel pięć na jeden punkt pięć centymetrów z płyty. Oczyść i osusz stempel i sylionizuj stempel za pomocą TPS. Następnie nałóż taśmę dwustronną na stolik stanowiska wiertarki.

Następnie przygotuj pięć mililitrów roztworu w punkcie zerowym dwa pięć do jednego procenta wagowo bloku PGMA PVDMA w bezwodnym chloroformie. Zanurz sylonizowany stempel w tym roztworze na co najmniej trzy minuty. Natychmiast potraktuj plazmą gołe podłoże krzemowe o wymiarach dwa centymetry na dwa centymetry przez trzy minuty.

W ciągu pięciu minut od zakończenia czyszczenia plazmowego usuń stempel z roztworu polimeru. Następnie przynieś podłoże i stempluj na stanowisko wiertarki. Umieść podłoże i stempel na taśmie dwustronnej na scenie tak, aby podłoże znajdowało się na dole.

Zastosuj konforemny kontakt między stemplem a podłożem z szacowanym naciskiem 75 gramów siły na centymetr kwadratowy lub siedem przecinków trzy pięć kilopaskali przez jedną minutę. Następnie ostrożnie zwolnij nacisk i delikatnie oddziel stempel od podłoża silikonowego ręcznie. W ciągu pięciu minut od separacji wyżarzaj wydrukowane podłoże w piecu próżniowym przez 18 godzin w temperaturze 110 stopni Celsjusza.

Na koniec poddaj sonifikacji wydrukowanego podłoża w acetonie lub chloroformie przez dziesięć minut, aby usunąć wchłonięty przez ciało blok PGMA PVDMA. Wysuszyć wydrukowane podłoże azotem gazowym i przechowywać je w eksykatorze próżniowym do czasu, aż będzie gotowe do charakteryzacji. Technika liftoff parylenu wytworzyła struktury szczotkowe bloku PGMA PVDMA odpowiadające grubości warstwy polimerowej około 90 nanometrów.

Wyżarzanie było niezbędne dla tej techniki, ponieważ sonikacja i chloroform usunęły większość niewyżarzonego polimeru. Szablony parylenu o grubości 80 nanometrów wykazały większą jednorodność warstwy niż szablony o grubości jednego mikrona na gołych podłożach silikonowych. Montaż sterowany metodą Interface na podłożach obojętnych chemicznie lub biologicznie pozwolił na uzyskanie struktur o grubości od 90 do 100 nanometrów bez wad krawędzi obserwowanych w metodzie liftoff parylenu.

Druk mikrokontaktowy pozwolił na wytworzenie wysoce usieciowanych warstw polimerowych o grubości około trzech do dziewięciu mikronów, przy użyciu różnych stężeń polimeru. Oprócz traktowania podłoża TPS i plazmą tlenową, wyżarzanie było niezbędne dla tej techniki, ponieważ po sonikacji zaobserwowano znaczne uszkodzenia niewyżarzonych folii. Funkcjonalność azlaktonu została zachowana przez druk mikrokontaktowy, na co wskazują wibracje rozciągające karbonylu na 1818 odwrotnych centymetrach.

Druk mikrokontaktowy pozwolił również na kontrolę grubości folii poprzez zmianę stężenia roztworu PVDMA w bloku PGMA używanego do tuszowania stempla. Tutaj wykazaliśmy, że procedura liftoff parylenu jest wszechstronną metodą modelowania polimerów z otworami blokowymi w rozdzielczości mikroskopowej. Kluczowym czynnikiem, który wpłynął na jednolitość folii, była grubość szablonu parylenu.

Metoda wzoru montażu sterowanego interfejsem wykorzystuje szablony parylenu do generowania wzorów tlenkowych, które kierują samoorganizacją polimerów PVDMA blokowych PGMA na powierzchniach, które są chemicznie lub biologicznie obojętne. Prezentowany tutaj niestandardowy protokół drukowania mikrokontaktowego zasadniczo generuje grubszy blok PGMA polimer PVDMA, zapewniając więcej stosunków powierzchni do objętości, co może zwiększyć obciążenie analitów chemicznych lub biologicznych w aplikacji wychwytywania, poprawić przyczepianie komórek, żywotność i proliferację w zastosowaniach związanych z hodowlami komórkowymi. Przedstawione tutaj metody i wyniki opisują wiele podejść, które generują interfejsy wzorca z polimerem PVDMA block PVDMA.

Metody te mogą być stosowane do tworzenia powierzchni o strukturze pędzla lub usieciowanej tego polimeru, w zależności od zastosowań.