Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

إعداد الأغشية ضوء استجابة من قبل التطعيم سطح الجامع وعملية Postmodification

Published: March 21, 2014 doi: 10.3791/51680
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 3, 1, 1
1Laboratory for Protection and Physiology, Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, 2Laboratory of Advanced Fibers, Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, 3Division of Neonatology, University Hospital Zurich

Summary

يوصف إجراء البلمرة التي يسببها البلازما لبلمرة-بدأت على سطح الأغشية البوليمر. ويرد مزيد من postmodification من البوليمر المطعمة بمواد اللونية مع بروتوكول إجراء قياسات نفاذية الأغشية للضوء استجابة.

Abstract

من أجل تعديل التوتر السطحي للأغشية التجارية المتاحة البوليمر ذو حدين المسار، ويعرض إجراء البلمرة بمبادرة السطح. هو فعل البلمرة من سطح الغشاء عن طريق العلاج البلازما من الغشاء، تليها رد فعل سطح الغشاء بمحلول المثيلي لميتاكريليت 2 هيدروكسي (HEMA). ويولى اهتمام خاص لمعلمات عملية لعلاج البلازما قبل البلمرة على السطح. على سبيل المثال، يتم دراسة تأثير المعاملة البلازما على أنواع مختلفة من الأغشية (مثل البوليستر والبولي، البولي فينيل الفلوريد). وعلاوة على ذلك، يظهر الاستقرار التي تعتمد على الوقت من الأغشية المطعمة السطح بواسطة قياسات زاوية الاتصال. عندما تطعيم بولي (2 هيدروكسي إيثيل ميتاكريليت) (PHEMA) في هذا السبيل، والسطح يمكن تعديلها عن طريق الأسترة مزيد من شاردة الكحول من البوليمر مع وظيفة حمض الكربوكسيلية للمادة المطلوب.وبالتالي، يمكن أن تستخدم هذه التفاعلات لfunctionalization من سطح الغشاء. على سبيل المثال، التوتر السطحي للغشاء يمكن تغييرها أو وظيفة على النحو المرغوب فيه استجابة للضوء وقدم يمكن إدراجها. ويتجلى ذلك من خلال رد فعل PHEMA مع حمض الكربوكسيلية بين functionalized حدة spirobenzopyran الأمر الذي يؤدي إلى غشاء ضوء استجابة. اختيار المذيبات يلعب دورا رئيسيا في الخطوة postmodification ويتم مناقشتها بمزيد من التفصيل في هذه الورقة. يتم إجراء قياسات النفاذية لهذه الأغشية بين functionalized باستخدام خلية فرانز مع مصدر ضوء خارجي. عن طريق تغيير الطول الموجي للضوء من مرئية للالمدى للأشعة فوق البنفسجية، لوحظ تغيير في نفاذية حلول الكافيين مائي.

Introduction

أصبح التعديل البلازما مواد عملية هامة في العديد من المجالات الصناعية. جعلت تنظيف الأسطح وfunctionalization الأسطح دون تغيير الخاصية الأكبر من المواد في العلاج البلازما عملية أساسية في العلوم سطح 1-8.

العلاج البلازما البوليمرات يؤدي إلى انشقاق السندات homolytic. هذا يؤدي إلى متفوقا من المواد البوليمرية وإلى تشكيل الأسطح الغنية الراديكالية. باستخدام البلازما التي تحتوي على جزيئات الأكسجين، ويصبح سطح الغني بالأكسجين وبالتالي أكثر ماء 9-11. ومع ذلك، فإن hydrophilicity من السطوح ليست مستقرة على مر الزمن 12. من أجل تعزيز الاستقرار طويل الأجل، والمعالجة السطحية البلازما يمكن تعديلها كيميائيا بعد أو أثناء عملية البلازما 13-15. يتم تنفيذ هذا العلاج عادة عن طريق إضافة أنواع مونومر رد الفعل إلى مرحلة الغاز أثناء عملية البلازما، وهذه مونومرات ثم بلمرةمن الجذور إنشاؤها من سطح البوليمر. إذا تم إجراء المعالجة الكيميائية مع مونومر غير قلق، وتطعيم البوليمر أن تجري بعد التعديل البلازما. من أجل إجراء التطعيم بعد سيطرة تتشكل الجذور على السطح، ويوصف الإعداد البلازما، والذي يسمح للبلمرة الناجم عن سطح بدأ البلازما من على سطح الأرض في الحل تحت ظروف محكومة 12،16.

ويركز العرض على تعديل الأغشية البوليمر ذو حدين المسار 12،17. عن طريق تعديل التوتر السطحي من هذه الأغشية، ومعدل نفاذية يمكن أن تختلف 12. هذه العملية نظيفة وسريعة يسمح لخلق طبقات رقيقة جدا (<5 نانومتر)، والتي تغطي سطح الغشاء بأكمله دون تغيير الخاصية الأكبر من غشاء البوليمر. ويرجع ذلك إلى متفوقا أثناء عملية البلازما، وأقطار المسام من الأغشية ذو حدين المسار زيادة طفيفة 12. معدل متفوقا هو dependiنانوغرام على البوليمر ولها سلوك الخطية.

عند استخدام مونومرات مع المجموعات الوظيفية على رد الفعل، والبوليمرات المطعمة يمكن بين functionalized أخرى. ويتجلى ذلك من خلال postmodification من غشاء المطعمة PHEMA مع حمض الكربوكسيلية بين functionalized spiropyran. هذه النتائج في سطح اللونية، ومن المعروف منذ spiropyran للتحول إلى أنواع merocyanine عندما المشع مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يمكن إعادة تأسيس شكل spiropyran بواسطة تشعيع شكل merocyanine مع الضوء المرئي (الشكل 1) 18،19. منذ شكل merocyanine هو أكثر القطبية من الدولة spiropyran، التوتر السطحي للطلاء يمكن أن تسبب مع ضوء 20. التغيير في التوتر السطحي يؤثر على مقاومة نفاذية الغشاء نحو المحاليل المائية. مجموعة المتابعة كيفية إجراء اختبارات نفاذية هذه الأغشية للضوء استجابة سيتم عرض وتغيير كبير في مقاومة نفاذية (تقليل طويتجلى ن مقاومة نفاذية بنسبة 97٪). مثل هذا الغشاء يمكن أن تكون متكاملة في الإعداد لتقديم الأدوية أو في أنظمة الاستشعار الذكية.

الشكل 1
الشكل 1. الايزوميرة الضوئية من مركب spirobenzopyran 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. البلمرة بمبادرة البلازما

  1. إعداد الحل مونومر.
    1. حل HEMA (100 مل؛ 0.718 مول) في 200 مل من الماء وغسل 3X مع الهكسان (100 مل) في قمع فصل. تشبع المرحلة المائية بكلوريد الصوديوم واستخراج HEMA مع ايثر (50 مل). تجفيف المرحلة العضوية على MgSO 4 و إزالة المذيب في الخلاء (100 م بار، 40 ° C). استخلاص HEMA تحت ضغط منخفض (15 م بار؛ 99 ° C).
    2. إعداد محلول 0.62 M المثيلي من HEMA خالية من المانع المنتجة في القسم 1.1.1. صب 30 مل من الحل في قارورة العنق واحدة والقضاء على الأوكسجين من قبل محتدما وصول من خلال الحل لمدة 1 ساعة.
  2. الناجم عن سطح البلمرة.
    1. موقف اثنين من أغشية البولي بجانب بعضها البعض في غرفة البلازما (الشكل 2). وضع الجانب اللامع من الغشاء افتا نحو مرحلة الغاز.
    2. ربط غرفة البلازما لآهفراغ IGH (20 م بار) لمدة 5 دقائق. إغلاق صمام إلى الفراغ وفتح صمام أخرى، وهذا مرتبط إلى الأرجون وغاز الأكسجين وتطهير الغرفة مع هذا الخليط لمدة 2 ساعة مع 15 SCCM الأرجون و 2.5 SCCM الأوكسجين.
    3. الشروع في البلازما وخفض قوة إلى قوة المطلوب (على الغشاء البولي: 12 ث) وعلاج الأغشية لمدة 4 دقائق مع البلازما. ربط حل مونومر مع الغرفة عن طريق فتح صمام المقابلة. إيقاف البلازما وإخلاء القاعة.
    4. ربط حل مونومر مع الغرفة عن طريق فتح صمام المقابلة وتصب الحل في الغرفة. ضمان أن الأغشية مغطاة الحل مونومر. فتح صمام متصلا الأرجون وتخزين خليط التفاعل لمدة 12 ساعة عند 20 ° C (غرفة مكيفة).
    5. إزالة حل مونومر. غسل الأغشية مع الميثانول في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 5 دقائق. كرر الإجراء مع مياه الغسيل.
    6. يجف الغشاء فيالخلاء أكثر من المناخل الجزيئية لمدة 2 ساعة.

2. Postmodification من الأغشية المغلفة

  1. يعد حل spirobenzopyran 1 (الشكل 1) (100 ملغ؛ 0.27 ملمول)، N، N-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) (55 ملغ؛ 0.27 ملمول) وثنائي ميثيل امينوبيرين (DMAP) (33 ملغ، 0.27 ملمول) في ثالثي butylmetylether (TBME) (12 مل).
  2. وضع شريط النمام حماية وشبكة حماية في قارورة جولة القاع. تجف القارورة وإغراق قارورة مع الأرجون.
  3. صب المحلول في قارورة، تليها غشاء المغلفة.
  4. يحرك برفق في درجة حرارة الغرفة لمدة 12 ساعة.
  5. إزالة حل ويغسل الغشاء مع ثالثي butylmetylether في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 5 دقائق. كرر الإجراء الغسيل مع الايثانول والماء.
  6. يجف الغشاء في الخلاء أكثر من المناخل الجزيئية لمدة 2 ساعة.

3. التوتر السطحي القياسات

  1. لاختبار الاستقرار على المدى الطويل من العينات، قياس الزوايا الاتصال في ثلاث مناطق مختلفة من الأغشية بعد 0، 1، 2، 3، 7، 14، و 21 يوما.

4. اختبارات نفاذية الأغشية اللونية

  1. ملء الغرفة مستقبلات الخلية نشر فرانز بالماء (12 مل).
  2. إصلاح غشاء الخلية في نشر فرانز. تأكد من أن الغشاء هو على اتصال مع الماء للغرفة مستقبلات. ملء الغرفة المانحة (الغرفة على رأس الغشاء) مع محلول مائي الكافيين (20 ملم؛ 3.0 مل). أشرق الغشاء من أعلى الغرفة المانحة مع الأبيض الخفيف (الشكل 3). جمع عينات (200 ميكرولتر) من خلية مستقبلة؛ FOص ذو حدين المسار أغشية البولي مع قطر المسام من 200 نانومتر، وجمع عينات كل 10 دقيقة.
  3. تكرار التجربة كما هو موضح في الخطوة 4.2. ولكن أشرق الغشاء مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية (366 نانومتر، 80 واط / م 2) خلال اختبار نفاذية بأكمله.
  4. تحديد تركيزات الكافيين من العينات التي تم جمعها.
    1. رسم منحنى المعايرة مع 15 تركيزات مختلفة من الكافيين (ما بين 0.05 ملغ / مل و 1.5 ملم / لتر) باستخدام الأشعة فوق البنفسجية / فيس مطياف. معايرة في 293 نانومتر.
    2. تحديد تركيز كل من العينات التي تم جمعها باستخدام منحنى المعايرة.
    3. رسم تركيز تحدد مباراة. الوقت من العينات التي تم جمعها. جعل نوبة خطي من خلال النقاط وتحديد Δc من المنحدر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يمكن اتباعها معدل وزنها عن طريق حفر الغشاء بعد فترات مختلفة من الزمن. كما يمكن أن يرى من الشكل 4، يتبع معدل حفر لالبوليستر، والبولي فينيل الفلوريد، والبولي الأغشية معدل حفر الخطية، والذي يمكن تحديده من المنحدر من علاقة خطية من الوقت مقابل خسارة حفر الشامل. كما هو مبين في الشكل (4)، وتظهر أغشية البولي أدنى معدل حفر جميع الأغشية البوليمر الثلاث. واحد نتيجة لالنقش هو التغيير في قطر المسام. قطر المسام بعد الزيادات العلاج البلازما بحوالي 20٪ 12،17. البوليمر تطعيم اللاحقة لديه من ناحية أخرى أي تأثير كبير على قطر المسام، والذي يرجع إلى طبقة البوليمر رقيقة جدا من 1-4 نانومتر 12. الأهم من ذلك، والعملية برمتها لا تؤثر في بنية المسام من الغشاء.

يمكن بسهولة أن الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف أعقبت عملية الطلاء كلهخلال شهر زاوية الاتصال. الغشاء البولي الأصلي لديه زاوية الاتصال منخفضة في حدود 60 درجة، والذي يرجع إلى بوفيدون (PVP) طلاء من البولي الأغشية التجارية المتاحة. متفوقا خلال العلاج البلازما يدمر طلاء PVP وما ينجم عنها من زاوية الاتصال قبل التطعيم البوليمر يصبح أكثر ماء (25 °) وذلك بسبب الأكسجين تحتوي البلازما. سطح غير مستقر يصبح أكثر وأكثر مع مرور الوقت مسعور (80 درجة بعد 21 يوما) 12. اللاحقة PHEMA التطعيم يؤدي إلى طلاء مع زاوية الاتصال من حوالي 90 درجة مئوية، يتوقف أيضا على حجم المسام من الأغشية. في الشكل 5 يظهر الفرق في زاوية الاتصال بين الأغشية غير المصقول وPHEMA المطعمة الأغشية (مع قطر المسام من 0.2 ميكرومتر و 1 ميكرومتر). الشكل 6 يبين بالإضافة إلى زاوية الاتصال من PHEMA المغلفة غشاء البولي مقابل الوقت. كان مرئيا بوضوح أن زاوية الاتصال لالا تتغير مع مرور الوقت، وهذا مؤشر لطلاء مستقرة طويلة الأجل. وpostmodification مع مركب 1 يزيد من زاوية الاتصال إلى 100 ​​درجة. ومع ذلك، يمكن نقل spirobenzopyran في الأنواع merocyanine أكثر القطبية وذلك بإضاءة مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية (الشكل 1)، وهذا التحول يقلل من زاوية الاتصال من سطح الغشاء مرة أخرى إلى 90 درجة.

يتم قياس نفاذية الأغشية باستخدام خلية نشر فرانز (الشكل 3). تؤخذ عينات من غرفة مستقبلات لتحديد مقاومة نفاذية الأغشية. يتم دراسة نفاذية غشاء غشاء spirobenzopyran تعديل تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية وتحت أشعة ضوء أشعة بيضاء. كما يمكن أن يرى من الشكل 7، ومقاومة التغيير نفاذية يقلل بنسبة 97٪ عندما يضيء الغشاء مع الضوء الأبيض. هذا يدل على وجود مسؤوليات و-ضوءلقد الغشاء.

بالإضافة إلى ذلك، فمن الممكن أن نعلق مصدر ضوء إضافية إلى الخلية نشر فرانز (الشكل 3). في هذا الجهاز يتم توصيل حزم الألياف الضوئية إلى الضوء الأبيض وضوء الأشعة فوق البنفسجية (360 نانومتر) المصدر، الذي يسمح أسرع التحول من طول موجي واحد إلى آخر. منذ الألياف البصرية حفاظ على درجة الحرارة خلال التشعيع، لوحظ عدم وجود زيادة في درجة الحرارة إما عن طريق الضوء الأبيض الإضاءة أو عن طريق الأشعة فوق البنفسجية ضوء الإضاءة.

الرقم 2
الشكل 2. تي انه البلازما غرفة مع اثنين من الأغشية وضعه داخل غرفة والصمامات اثنين إلى فراغ وخليط الغاز، على التوالي.

الرقم 3 الرقم 3. . الخلية نشر فرانز مع غشاء ثابتة بين غرفة مستقبلات (القاع) وغرفة المانحة (أعلى) ويحدد مصدر الضوء على رأس الخلية نشر فرانز (هنا: ضوء الأشعة فوق البنفسجية).

الرقم 4
الشكل 4. احفر معدل في 10 W الأغشية تتكون من البوليمرات المختلفة.

الرقم 5
الرقم 5. زاوية الاتصال من قطرات المياه يتغير عندما الأغشية البولي المسامية (ريال عماني العلياث: 0.2 ميكرون المسام القطر، والصف السفلي: 1 ميكرومتر المسام قطر) والمغلفة مع PHEMA عبر البلازما التي يسببها البلمرة (الجانب الأيسر: قبل البلمرة، الجانب الأيمن: بعد البلمرة).

الرقم 6
الرقم 6. قياس زاوية الاتصال من PHEMA المطعمة غشاء تبين الاستقرار منذ فترة طويلة للطلاء.

الرقم 7
الرقم 7. قياسات النفاذية من حل الكافيين مائي (20 ملم) من خلال غشاء أبيض المشع للضوء ومن خلال ضوء الأشعة فوق البنفسجية المشع الغشاء.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

عملية البلازما تنتج الغاز الأرجواني، والذي كان سببه الأرجون المتأين. فإن وجود اللون البرتقالي تشير إلى وجود النيتروجين غير مرغوب فيها من تسرب. لا تشكل عملية البلازما فقط المتطرفين على السطح ولكن أيضا يحفر الغشاء 7،12. الكثير من الحفر يمكن تغيير قطر المسام بشكل ملحوظ، والتي من شأنها أن تؤثر على نفاذية الغشاء. ظروف التفاعل رقابة من الإعداد قدمت تسمح تعزيز استنساخ لعملية ترقيع بمبادرة البلازما. ومع ذلك، فإن الموضع الدقيق للأغشية البلازما في غرفة لا تزال تؤثر على كثافة الجذور تشكلت على السطح بسبب التجانس من البلازما. معدل حافة هو أيضا يعتمد على القوة المطبقة، وعلى تكوين الغاز بالضبط.

توصيف مثل الطلاء رقيقة ليست تافهة نظرا لسطح خشن نسبيا من الغشاء التجارية. كما هو موضح قبل 12،21، وطبقةتم تحديد سمك باستخدام ellipsometry وXPS التجارب. من أجل تحليل سطح مستو، وكان على البولي سي رقائق كما السطوح نموذج البولي المغلفة زيادة ونقصان. وبعد ذلك تعامل هذه الطلاءات البولي كما الأغشية البولي في إجراء وصفه. بالإضافة إلى ذلك، كشفت الدراسات multiphoton المجهري لتكون تقنية قياس قيمة للغاية لتقييم ما إذا وهي مغلفة فقط على السطح الخارجي للغشاء أو إذا استغرق طلاء مكان في المسام وكذلك 21.

بسبب التوافق عالية من البلمرة عشوائي مع جماعات وظيفية، ومجموعة متنوعة واسعة من بلورات يمكن أن تستخدم مونومرات. هذا يسمح باستخدام مونومرات مع المجموعات الوظيفية. في المثال الحاضر، ومجموعة المشروبات الكحولية يمكن تجمعت مع مجموعة حمض الكربوكسيلية. الحد من عملية التطعيم هو المذيب التي يمكن استخدامها. منذ الغشاء البولي يذوب في العديد من المذيبات العضوية مثل خلات الإيثيل، رباعي هيدرو الفوران، chloroform، أو الأسيتون، وينبغي تجنب هذه المذيبات للبلمرة وكذلك في وقت لاحق لعملية postmodification. مذيبات مناسبة هي المياه، والكحول، مثل الميثانول والإيثانول وبروبانول، الأليفاتية والمذيبات العطرية مثل الهكسان، الزيلين، وبعض الاسترات. تركيز الحل مونومر لا يغير كثيرا من سمك الطلاء. ولذلك لا تناسب هذه العملية لتشكيل الطلاءات سميكة. ومع ذلك، فإن الطلاء رقيقة يتيح استخدام البوليمرات هشة وجامدة (على سبيل المثال. PMMA) كمادة طلاء دون التأثير على مرونة الغشاء مرنة بالجملة. كما هو موضح سابقا، ويمكن أيضا تتكون البوليمر من مونومرات مختلفة لتشكيل بوليمرات 17.

منذ الغشاء البولي تتضخم قليلا في ايثر، يتم استخدام TBME في هذه القضية لإجراء postmodification. وpostmodification يحدث في درجة حرارة الغرفة باستخدام المذيبات TBME كما وDCC وكيلا للاقتران البريدsterification من الكحول مع شاردة حمض الكربوكسيلية المجمع spirobenzopyran 1 17. منذ TBME كمذيب قطبي لا الرطب مسام الجدران، وبين functionalized فقط سطح الغشاء الخارجي مع spirobenzopyran. ويمكن أيضا أن تستخدم عملية postmodification لتغيير التوتر السطحي من السطح أو لتحقيق وظائف أخرى على سطح 12. المثال أظهرت يعدل الغشاء في غشاء ضوء استجابة. الاستجابة للمؤثرات أخرى مثل درجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والمركبات الكيميائية أو الكهرباء supposable.

مع أسلوب تظاهر، يتم إعداد الغشاء الخفيف تستجيب مع استجابة ملحوظة بشأن معدل نفاذية من الكافيين. ومن المثير للاهتمام، وعندما يتم copolymerized وحدة spirobenzopyran مع HEMA في خطوة واحدة، والرد هو أقل من ذلك بكثير 17. منذ الطلاء هو أرق بكثير من قطر المسام (حتى عندما تورم في الماء)، وتغييرقطر المسام يمكن استبعاد كسبب للتغيير في نفاذية. على أية حال، منذ أكثر merocyanine القطبية سوف تنتفخ البوليمر المطعمة أفضل في الماء مما كان عليه في حالته spiropyran أقل القطبية، وعندئذ توقع عكس الصورة التبديل. سبب التغير في نفاذية هو التغيير في التوتر السطحي، الذي يحدد معدل نفاذية النظم المائية كما هو موضح سابقا 12.

هذا النوع من الأغشية استجابة المحفزات يمكن أن تجد تطبيقات في تحويل نظام تسليم المخدرات أو في نظم الاستشعار الذكية. مثل هذا النظام لتقديم الأدوية الذكية يمكن استخدامها لمنع انقطاع النفس خدج 21. مناطق أخرى، والتي تستجيب للضوء الأغشية يمكن استخدامها هي التكنولوجيا الحيوية، على microfluidics أو المكوكات الجزيئية للضوء تعمل بالطاقة 22.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل ماليا من قبل مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية (المفدال 62 - المواد الذكية). واعترف أيضا هو دعم B. هانسلمان، K. كيهل، U. شوتس وباء LEUTHOLD.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-Hydroxyethyl methacrylate, 97% Sigma-Aldrich 128635
Hexane 99% Biosolve
Magnesium sulfate (MgSO4, anhydrous) Sigma-Aldrich M7506
Methanol, 99%  Sigma-Aldrich 14262 dried over molecular sieves
N,N-Dicylcohexylcarbodiimide, 99% Sigma-Aldrich D8002
Dimethyl aminopyridine, 99% Sigma-Aldrich 107700
Tert-butylmethylether, 98% Fluka 306975
Polycarbonate membrane Whatman Nanopore Track Etched (TE) (1.0 μm, 0.2 μm, 0.1 μm, 50 nm, 30 nm, and 15 nm pore diameter; 47 mm or 25 mm membrane diameter)
Caffeine (reagent plus) Sigma-Aldrich C0750
Franz diffusion cell (12 ml) SES-Analysesysteme 6C010015 15 mm unjacheted Franz Cell, 12 ml Receptor volume, Flat ground, clear glass, stirbar and clamp
UV-Lamp UV irradiation (366 nm, 15 W/m2)
White light lamp White light irradiation (500 W bulb)
UV/Vis spectrophotometer Varian 50Bio/50MPR
Polyester membranes Sterlitech PET0225100 Polyester Membrane Filters, 0.2 μm pore diameter, 25 mm diameter
Polyvinylidene fluoride membranes Millipore PVDF Membranes Durapore (0.22 μm pore diameter; 47 mm membrane diameter)
Argon (99.9995%) Alphagaz
Dressler Cesar RF Power Generator Plasma chamber setup
MKS Multi Gas Controller 647C Plasma chamber setup
MKS Mass-Flow controllers Plasma chamber setup
Vacuubrand RE 2.5 rotary vane vacuum pump Plasma chamber setup
Contact angle measurement device Krüss G10
Balances Mettler Toledo AB204-S and Mettler ME30

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. d'Agostino, R. Basic Approaches to Plasma Production and Control. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. (2008).
  2. Liston, E. M., Martinu, L., Wertheimer, M. R. Plasma surface modification of polymers for improved adhesion: a critical review. J. Adh. Sci. Technol. 7 (10), 1091-1127 (1993).
  3. Siow, K. S., Britcher, L., Kumar, S., Griesser, H. J. Plasma Methods for the Generation of Chemically Reactive Surfaces for Biomolecule Immobilization and Cell Colonization - A Review. Process. Polymers. 3 (6-7), 392-418 (2006).
  4. Hossain, M. M., Hegemann, D., Herrmann, A. S., Chabrecek, P. Contact angle determination on plasma-treated poly(ethylene terephthalate) fabrics and foils. Appl. Polymer Sci. 102 (2), 1452-1458 (2006).
  5. Guimond, S., Hanselmann, B., Amberg, M., Hegemann, D. Plasma functionalization of textiles: Specifics and possibilities. Pure Appl. Chem. 82 (6), 1239-1245 (2010).
  6. Lymberopoulos, D. P., Economou, D. J. Modeling and simulation of glow discharge plasma reactors. Journal of Vacuum Sci. Technol. A Vacuum Surf. Films. 12 (4), 1229-1236 (1994).
  7. Hegemann, D., Brunner, H., Oehr, C. Plasma treatment of polymers for surface and adhesion improvement. Nuclear Instr. Methods Phys. Res. B Interact. Atoms. 208 (0), 281-286 (2003).
  8. Øiseth, S. K., Krozer, A., Kasemo, B., Lausmaa, J. Surface modification of spin-coated high-density polyethylene films by argon and oxygen glow discharge plasma treatments. Appl. Surf. Sci. 202 (1-2), 92-103 (2002).
  9. Choi, W. -K., Koh, S. -K., Jung, H. -J. Surface chemical reaction between polycarbonate and kilo-electron-volt energy Ar[sup + ] ion in oxygen environment. J. Vacuum Sci. Technol. A Vacuum Surf. Films. 14 (4), 2366-2371 (1996).
  10. Kitova, S., Minchev, M., Danev, G. RF plasma treatment of polycarbonate substrates. Optoelectron. Adv. Mater. 7 (5), 2607-2612 (2005).
  11. Friedrich, J. F., Mix, R., Schulze, R. D., Meyer-Plath, A., Joshi, R., Wettmarshausen, S. New plasma techniques for polymer surface modification with monotype functional groups. Plasma Process. Polymers. 5 (5), 407-423 (2008).
  12. Baumann, L., et al. Tuning the resistance of polycarbonate membranes by plasma-induced graft surface modification. Appl. Surf. Sci. 268, 450-457 (2013).
  13. Hegemann, D., Hossain, M. M., Balazs, D. J. Nanostructured plasma coatings to obtain multifunctional textile surfaces. Prog. Org. Coatings. 58 (2-3), 237-240 (2007).
  14. Gengenbach, T., Vasic, Z., Li, S., Chatelier, R., Griesser, H. Contributions of restructuring and oxidation to the aging of the surface of plasma polymers containing heteroatoms. Plasmas Polymers. 2 (2), 91-114 (1997).
  15. Gengenbach, T. R., Chatelier, R. C., Griesser, H. J. Characterization of the Ageing of Plasma-deposited Polymer Films: Global Analysis of X-ray Photoelectron Spectroscopy Data. Interface Anal. 24 (4), 271-281 (1996).
  16. Hirotsu, T., Nakajima, S. Water ethanol permseparation by pervaporation throught the plasma graft copolymeric membranes of acrylic acid and acrylamide. Appl. Polymer Sci. 36 (1), 177-189 (1988).
  17. Baumann, L., de Courten, D., Wolf, M., Rossi, R. M., Scherer, L. J. Light-Responsive Caffeine Transfer through Porous Polycarbonate. Appl. Mater. Interf. 5 (13), 5894-5897 (2013).
  18. Minkin, V. I. Photo-, thermo-, solvato-, and electrochromic spiroheterocyclic compounds. Chem. Rev. 104 (5), 2751-2776 (2004).
  19. Berkovic, G., Krongauz, V., Weiss, V. Spiropyrans and spirooxazines for memories and switches. Chem. Rev. 100 (5), 1741-1753 (2000).
  20. Vlassiouk, I., Park, C. -D., Vail, S. A., Gust, D., Smirnov, S. Control of Nanopore Wetting by a Photochromic Spiropyran: A Light-Controlled Valve and Electrical Switch. Lett. 6 (5), 1013-1017 (2006).
  21. Baumann, L., et al. Development of light-responsive porous polycarbonate membranes for controlled caffeine delivery. RSC Adv. 3 (45), 23317-23326 (2013).
  22. Nicoletta, F. P., Cupelli, D., Formoso, P., De Filpo, G., Colella, V., Gugliuzza, A. Light Responsive Polymer Membranes: A Review. Membranes. 2 (1), 134-197 (2012).

Tags

الهندسة الحيوية، العدد 85، التي يسببها البلازما البلمرة، والأغشية الذكية، الكسب غير المشروع سطح البلمرة، وعلى ضوء استجابة وتسليم المخدرات، وتعديل البلازما، البلمرة بمبادرة السطح، النفاذية
إعداد الأغشية ضوء استجابة من قبل التطعيم سطح الجامع وعملية Postmodification
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schöller, K., Baumann, L.,… More

Schöller, K., Baumann, L., Hegemann, D., De Courten, D., Wolf, M., Rossi, R. M., Scherer, L. J. Preparation of Light-responsive Membranes by a Combined Surface Grafting and Postmodification Process. J. Vis. Exp. (85), e51680, doi:10.3791/51680 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter