Waiting
Login processing...

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

Engineering

اختﻻق السطوح المتفاعلة مع مثل الفرشاة وأفلام كروسلينكيد فونكتيوناليزيد أزلاكتوني كتلة المشارك البوليمرات

Published: June 30, 2018 doi: 10.3791/57562
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Chemical Engineering Department, Kansas State University, 2Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory

Summary

وترد أساليب تصنيع السطحية لترسب منقوشة نانومتر سميكة الفرش أو ميكرون سميكة، والأفلام كروسلينكيد أزلاكتوني كتلة البوليمر المشارك. وتناقش الخطوات التجريبية الهامة والنتائج الممثل، والقيود المفروضة على كل أسلوب. هذه الأساليب مفيدة لإنشاء واجهات وظيفية مع السمات البدنية مصممة والانضباطي مفاعليه السطحية.

Abstract

في هذه الورقة، وأساليب التصنيع التي تولد رواية الأسطح باستخدام البوليمر المشارك كتلة المستندة إلى أزلاكتوني، بولي (ميتاكريليت جليسيديل)-كتلة-بولي (الفينيل ثنائي ميثيل أزلاكتوني) (PGMA-ب-بفدما)، وترد. سبب مفاعليه عال من مجموعات أزلاكتوني نحو مجموعات هيدروكسيل أمين وثيول، يمكن تعديل PGMA-ب-بفدما الأسطح مع جزيئات الثانوية لإنشاء واجهات فونكتيوناليزيد كيميائيا أو بيولوجيا لمجموعة متنوعة من التطبيقات. واستخدمت التقارير السابقة منقوشة PGMA-ب-بفدما واجهات التقنيات التقليدية من أعلى إلى أسفل الزخرفة التي تولد الأفلام غير موحدة وكيمياء الخلفية الخاضعة للرقابة. هنا، يمكننا وصف تقنيات الزخرفة مخصصة التي تمكن ترسب دقة عالية موحدة PGMA-ب-بفدما الأفلام في الخلفيات خاملة كيميائيا أو التي لها خصائص طارد بيوموليكولي. الأهم من ذلك، تهدف هذه الأساليب إلى إيداع PGMA-ب-بفدما الأفلام بطريقة تحفظ تماما وظيفة أزلاكتوني من خلال كل خطوة من خطوات التجهيز. أفلام منقوشة تبين سمك جيدا الخاضعة للرقابة التي تتوافق مع فرش البوليمر (~ 90 nm) أو للغاية كروسلينكيد الهياكل (~ 1-10 ميكرومتر). حشوات الفرشاة يتم إنشاؤها باستخدام أما زنتها parylene أو واجهة الموجه الأساليب الجمعية المذكورة، وهي مفيدة للتعديل الدقيق من مفاعليه السطحية عموما الكيميائية عن طريق ضبط أما PGMA-ب-بفدما نمط كثافة أو طول كتلة فدما. وفي المقابل، سميكة، كروسلينكيد PGMA-ب-بفدما أنماط يتم الحصول عليها باستخدام تقنية طباعة حسب الطلب الجزئي للاتصال وتتيح الاستفادة تحميل أعلى أو التقاط المواد الثانوية بسبب ارتفاع المساحة السطحية لنسب حجم. وتناقش الخطوات التجريبية مفصلة والأوصاف الفيلم حرجة وأدلة مبسطة لحل المشاكل لكل أسلوب التصنيع.

Introduction

تطوير تقنيات التصنيع التي تسمح بتحكم دقيق وتنوعاً في وظيفة سطح الكيميائية والبيولوجية أمر مرغوب فيه لمجموعة متنوعة من التطبيقات، من القبض على الملوثات البيئية إلى تطوير الجيل القادم أجهزة استشعار العوامل البيولوجية وزرع الأنسجة هندسة الأجهزة1،2. البوليمرات الوظيفية مواد ممتازة لضبط الخصائص السطحية من خلال "التطعيم من" أو "التطعيم إلى" تقنيات3. تسمح هذه النهج للسيطرة على سطح مفاعليه على أساس وظيفة الكيميائية مونومر والوزن الجزيئي للبوليمر4،،من56. قد درسنا البوليمرات المستندة إلى أزلاكتوني مكثف في هذا السياق، كمجموعات أزلاكتوني الزوجان سريعاً مع نوكليوفيليس مختلفة في افتتاح حلقة ردود الفعل. وهذا يشمل الأمينات الأولية والكحوليات وثيولس ومجموعات الهيدرازين، مما يوفر طريقا تنوعاً لمزيد الروغان السطحية7،8. أفلام البوليمر القائم على أزلاكتوني وقد استخدمت في مختلف البيئية والتطبيقات البيولوجية بما في ذلك أكثر التقاط9،10، وخلية الثقافة6،11، والقاذورات/ 12من الطلاءات المضادة مادة لاصقة. في العديد من التطبيقات البيولوجية، الزخرفة أزلاكتوني البوليمر الأفلام في نانو إلى جداول طول ميكرومتر أمر مرغوب فيه تسهيل السيطرة المكانية للعرض بيوموليكولي، التفاعلات الخلوية، أو تعدل التفاعلات السطحية13، 14،،من1516،،من1718. ولذلك، ينبغي وضع أساليب التصنيع لتقديم نمط عال من التوحيد وسمك الفيلم التي تسيطر عليها جيدا، دون المساس بوظائف الكيميائية19.

في الآونة الأخيرة، وضعت لوكيتز et al. PGMA-ب-بفدما كتلة كوبوليمر التي كانت قادرة على التلاعب بمفاعليه السطحية. PGMA زوجين كتل للسطوح الحاملة لأكسيد، تسفر عن الكثافة السطحية العالية والانضباطي من أزلاكتوني المجموعات20. طرق المذكورة سابقا للزخرفة هذا البوليمر لإنشاء واجهات المستخدم بيوفونكشونال التقليدية من أعلى إلى أسفل التصويرية النهج التي ولدت أفلام البوليمر غير موحدة مع خلفية المناطق الملوثة ببقايا المواد مقاوم الضوء، تسبب مستويات عالية من التفاعلات الكيميائية والبيولوجية غير محددة21،،من2223. بسبب محاولات تخميل المناطق الخلفية هنا، كروسريكشن مع مجموعات أزلاكتوني، المساس بمفاعليه البوليمر. ونظرا لهذه القيود، فنحن مؤخرا بوضع تقنيات للزخرفة الفرشاة (~ 90 nm) أو الغاية كروسلينكيد (~ 1-10 ميكرومتر) أفلام PGMA-ب-بفدما إلى خلفيات خاملة كيميائيا أو بيولوجيا في بطريقة تحفظ تماما المادة الكيميائية وظائف البوليمر24. هذه قدم أساليب الاستفادة زنتها parylene والجمعية واجهة الموجه (IDA)، وتقنيات مخصصة ميكروكونتاكت (μCP) الطباعة. وترد أساليب تجريبية مفصلة للغاية لهذه النهج الزخرفة، فضلا عن الأوصاف الفيلم الحرجة والتحديات والقيود المرتبطة بكل أسلوب هنا في شكل مكتوب والفيديو.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-PGMA-ب-بفدما التوليف20

  1. توليف PGMA الماكرو سلسلة نقل عامل (الماكرو-كبار المستشارين التقنيين)
    1. استخدام flask 250 مل القاع المستديرة رد فعل مزودة بشريط المغلفة تترافلوروايثيلين إثارة مغناطيسية.
    2. الجمع بين ز 14.2 من ميتاكريليت جليسيديل التقييم البحري العالمي (142.18 g/mol) مع 490.8 مغ تريثيوكاربوناتي دوديسيل 2-سينو-2-روبيل (كبدت) (346.63 g/mol)، و 87.7 ملغ 2، 2 '--أزوبيس (4-ميثوكس-2، 4-ثنائي ميثيل فاليرونيتريلي) (V-70) (308.43 g/mol) (نسبة المولى كبدت: V-70 = 5:1)، والبنزين (100 مل) في الهواء مجاناً جولة قارورة السفلي.
    3. ديغا الخليط رد فعل استخدام الأرجون ويقلب لمدة 30 دقيقة. وفي وقت لاحق وضع الحل في حمام زيت درجة الحرارة التي تسيطر على 30 درجة مئوية والرد ح 18.
      ملاحظة: الوزن الجزيئي المستهدفة لكبار المستشارين التقنيين-الماكرو 10,000 ز/mol. 18 ساعة مصممة على أن يكون الوقت اللازم للوصول إلى التحويل معقولة. لون الحل البوليمر شفافية الضوء الأصفر.
    4. بعد ح 18، إنهاء رد فعل بغمر قارورة قاع الجولة في سائل ن2.
    5. يعجل البوليمر بصب حل البوليمر/البنزين (~ 100 مل) الضوء الأصفر إلى 400 مل الهكسين.
    6. يقلب الخليط لدقيقة 5 متسرعا سوف تسوى في الجزء السفلي من الكأس ويتم استردادها عن طريق الترشيح.
    7. جاف بين عشية وضحاها المتعجل تحت الفراغ. ثم تمييع في 400 مل من رباعي هيدرو الفوران (THF). إعادة يعجل في الهكسين.
    8. جاف هذا ترسبات جديدة مرة أخرى مع الأرجون بين عشية وضحاها.
      ملاحظة: الماكرو-كبار المستشارين التقنيين مسحوق ناعم أصفر. وسيكون العائد الناتج من رد فعل ~ 43.8 في المائة. من من الماكرو CTA PGMA هو 7,990 g/mol مع بوليديسبيرسيتي (PDI) من 1.506 (مث = 12,030 g/mol).
  2. توليف PGMA-ب-بفدما
    1. فركايشنلي التقطير VDMA تحت ضغط انخفاض، ونحتفظ بالكسر الأوسط (~ 70 ٪) للاستخدام.
      ملاحظة: هذا مطلوب لإزالة المانع البلمرة. يتم إرفاق جهاز التقطير، خط شلينك ويتم فتح صمام الهواء ختم جزئيا إلى السطر فراغ. يتم تطبيق الحد الأدنى من الحرارة باستخدام فاريستات وعباءة تدفئة حتى تبدأ مونومر VDMA استخلاص أكثر بمعدل 1 قطره في الثانية الواحدة.
    2. الجمع بين مونومر (139.15 g/mol) 2-الفينيل-4, 4-ثنائي ميثيل أزلاكتوني (فدما) (10.436 ز) PGMA-ماكروكتا (1.669 ز)، V-70 (14.5 mg؛ ونسبة المولى من PGMA-ماكروكتا: V-70 = 3:1) والبنزين (75.0 مل) في flask واحد-رقبته 250 مل القاع المستديرة رد فعل مجهزة بار بالتفلون إثارة المغناطيسية.
      ملاحظة: الوزن الجزيئي المعلومات، بفدما: 139.15 غ/مول، PGMA-ماكروكتا: 12,030 غ/مول، البنزين: 78.11 غ/مول.
    3. ديغا المخلوط مع الأرجون درجة نقاء عالية ويقلب لمدة 30 دقيقة، ومن ثم وضع في حمام زيت عند 32 درجة مئوية ح 18.
    4. إنهاء رد فعل بغمر قارورة قاع الجولة في سائل ن2.
    5. يعجل البوليمر ثلاث مرات إلى الهكسين والجافة في درجة حرارة الغرفة تحت الفراغ.
    6. تميز بالوزن الجزيئي وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي للمنتج باستخدام حجم الاستبعاد اللوني (S) (انظر الجدول للمواد) ووفقا للإجراء المنصوص عليه في لوكيتز et al. 20. مجهز حجم الاستبعاد اللوني (S) بلجيل 5 ميكرومتر مختلطة-C الأعمدة الثلاثة (7.5 × 300 مم) في سلسلة، كاشف إنكسار (الطول الموجي = 880 نانومتر)، الكاشف الضوئي الصفيف، وتشتت الضوء زاوية المتعددة (مالس) للكشف عن (الطول الموجي = 660 نانومتر)، viscometer (انظر الجدول للمواد).
      ملاحظة: جميع التجارب التي أجريت في هذا المنتج المخطوطة المستخدمة مع PGMA وبفدما أطوال كتل من 56 و 175، على التوالي. وكان الوزن الجزيئي كوبوليمر كتلة ز 37,620/mol وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي كان 1.16.

2-جيل أنماط Parylene الاستنسل على ركائز السيليكون

  1. طلاء باريليني
    1. Sonicate رقائق السليكون في 50% بالوزن الأسيتون في المياه لمدة 5 دقائق تليها سونيكيشن في 50% بالوزن الايزوبروبانول (IPA) في الماء لمدة 5 دقائق.
    2. شطف رقائق السيليكون مع المياه (DI) وضربه الجافة مع غاز النيتروجين.
    3. إيداع 80 نانومتر و 1 ميكرومتر سميكة باريليني ن على رقائق السليكون 4 بوصة باستخدام المغطى باريليني (انظر الجدول للمواد).
      ملاحظة: وصف سمك الأفلام باريليني باستخدام بروفيلوميتير سطح (انظر الجدول للمواد).
      1. معايرة سمك الفيلم parylene parylene ديمر الشامل لكل نظام طلاء parylene الفردية.
        ملاحظة: في النظام الحالي، كان ديمر باريليني ن ~ 80 ملغ و ~ 1000 مغ المطلوبة للحصول على 80 نانومتر وسمك الفيلم 1 ميكرومتر، على التوالي (استناداً إلى منحنى المعايرة التي تم الحصول عليها).
      2. استخدم الإعدادات التالية أثناء تشغيل المغطى باريليني: الضغط: 80 متور، المدة: ح 1، ودرجة حرارة الفرن: 690 درجة مئوية، ودرجة حرارة المبخر: 160 درجة مئوية.
  2. الطباعة التصويرية
    1. خبز رقائق في فرن على 100 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة؛ فليفر الجلوس لآخر 3 دقائق في درجة حرارة الغرفة.
      ملاحظة: وقت الانتظار إضافية يحسن التصاق مقاوم الضوء.
    2. إضافة 2 مل من مقاوم الضوء إيجابية (انظر الجدول للمواد)، والاستغناء عن مركز ليفر المغلفة باريليني. تدور معطف رقائق 3000 لفة في الدقيقة لمدة 30 ثانية.
      ملاحظة: يجب أن يتم طلاء تدور تحت غطاء محرك السيارة.
    3. انتظر 1 دقيقة، خبز ويفر على لوحة الساخن عند 105 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة.
    4. تحميل النبائط في نظام محاذاة قناع (انظر الجدول للمواد). تعرض للأشعة فوق البنفسجية ويفر (λ = 325 nm) ل 10 s مع جرعة من 65 مللي جول/سم2.
    5. واسمحوا رقائق الجلوس لآخر 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة.
    6. تطوير الرقائق بغمر في المطور الحل (انظر الجدول للمواد) للحد الأدنى 2 شطف الرقائق مع المياه، والجاف ثم مع ن2. القيام بذلك تحت غطاء محرك السيارة.
      ملاحظة: بعد وضع، مقاوم الضوء يظهر إزالتها تماما من المناطق المعرضة للأشعة فوق البنفسجية. استخدام مجهر ضوئي (انظر الجدول للمواد) للتحقق من يفر.
  3. النقش أيون رد الفعل
    1. استخدام أداة النقش (رية) أيون رد الفعل (انظر الجدول للمواد) لأحفر الرقائق المتقدمة مع الأكسجين في البلازما.
    2. تطبيق تدفق الأوكسجين بمعدل 50 سم3دور/دقيقة عند ضغط دائرة متور 20.
    3. لسمك فيلم parylene 1 ميكرومتر، استخدام الترددات اللاسلكية قوة 50 واط والحث يقترن البلازما (ICP) قوة 500 واط ل 100 s تم إزالة parylene المكشوفة من المناطق منقوشة. وهذا يناظر parylene أحفر معدل 1.0 1.15 ميكرومتر في الدقيقة.
    4. لسمك باريليني من 80 نانومتر، استخدام الترددات اللاسلكية قوة 50 واط، وبرنامج المقارنات الدولية قوة 200 ث 55 ثانية لإزالة باريليني المكشوفة من المناطق منقوشة. وهذا يتوافق مع باريليني أحفر معدل 570-620 نيوتن متر/دقيقة.
      ملاحظة: لإزالة باريليني كفاءة، تحديد باريليني أحفر معدل لكل نظام رية.
    5. فحص ركائز محفوراً مع مجهر ضوئي. سوف تظهر على سطح السليكون لامعة بعد باريليني هو إزالتها بالكامل من المناطق المعرضة.
    6. تحقق من حفر عمق استخدام بروفيلوميتير سطحية (انظر الجدول للمواد).

3-الإجراء زنتها باريليني

  1. إعداد حلول البوليمر
    1. حل PGMA-ب-بفدما إلى كلوروفورم (1% wt.). ينبغي أن يكون كلوروفورم اللامائى للحيلولة دون التحلل مجموعات أزلاكتوني.
      ملاحظة: كلوروفورم هو المذيب المفضل لأنه يحتوي على درجة عالية من القابلية للذوبان للبوليمر، مما يسمح لترسب السطحية موحدة أكثر من سلاسل البوليمر واحد مقارنة بغيرها من المذيبات العضوية25.
  2. تنظيف parylene الاستنسل مع البلازما أنظف
    1. تشغيل الطاقة الرئيسية (انظر الجدول للمواد) أنظف البلازما ووضع ركائز المغلفة باريليني في قاعة البلازما أنظف.
    2. قم بتشغيل المضخة الفراغ وإخلاء الهواء في الدائرة حتى يتم قياس الضغط متور أقل من 400.
    3. قليلاً فتح صمام القياس والسماح للهواء بالدخول إلى البلازما أنظف حتى يظهر مقياس الضغط متور 800-1000.
    4. تحديد الترددات اللاسلكية مع وضع مرحبا وفضح ركائز لمدة 3 دقائق.
    5. في نهاية العملية، قم بإيقاف تشغيل الطاقة الترددات اللاسلكية، ومضخة فراغ.
    6. إيقاف البلازما أنظف وإزالة ركائز.
      ملاحظة: بعد البلازما التنظيف، يظهر السطح ماء السلوك (الشكل 1B). المياه زاوية الاتصال السليكون العارية السطوح قبل وبعد تنظيف البلازما هي 27° ± 2 و 0 درجة، على التوالي.
  3. زيادة ونقصان-طلاء PGMA-ب-بفدما، الصلب وسونيكيشن أكثر الاستنسل parylene
    1. فورا تدور-معطف ركائز مع 100 ميليلتر من 1% بالوزن PGMA-ب-بفدما في كلوروفورم اللامائى 1500 لفة في الدقيقة، 15 s باستخدام المغطى زيادة ونقصان (انظر الجدول للمواد).
      ملاحظة: إجراء طلاء تدور داخل s 1-2 من بيبيتينج الحل البوليمر للتقليل من الفيلم غير التوحيد الناجم عن التبخر السريع كلوروفورم.
    2. يصلب أفلام البوليمر عند 110 درجة مئوية في فرن فراغ (انظر الجدول للمواد) على ح 18.
      ملاحظة: الصلب يسمح للبوليمر ميكروفاسي العزل ومرفق سطح كتلة GMA السطحية26.
      1. وبعد الصلب، تميز طلاء البوليمر بقياس زاوية الاتصال من ركائز. إظهار السطوح بزاوية اتصال 75° ± 1° (الشكل 1)20.
    3. Sonicate ركائز في 20 مل من الأسيتون أو كلوروفورم لمدة 10 دقيقة لإزالة طبقة باريليني وأي بوليمر فيسيسوربيد.
      ملاحظة: استخدم سونيكيشن الشروط التالية: الطاقة الصوتية فائقة، 284 ث؛ تردد، 40 كيلو هرتز (انظر الجدول للمواد).
      ملاحظة: باريليني يمكن أيضا أن تكون انشقت الركيزة بتطبيق قطعة من الشريط سكوتش في الحافة من الركازة، ثم سحب الشريط بعيداً27.
    4. تخزين ركائز تحت فراغ في مجفف حتى الوصف.

Figure 1
رقم 1: الاتصال بالقياسات الزاوية لركائز السليكون المعالجة. (أ) العارية السليكون، (ب) تنظيف البلازما السليكون، السيليكون المغلفة بزيادة ونقصان (ج) مع PGMA-ب-بفدما (بعد الصلب وسونيكيشن في كلوروفورم). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

4-PGMA-ب-بفدما إجراءات الجمعية واجهة الموجه

ملاحظة: يمكن تنفيذ هذا الإجراء على الركازات المحتوية على خلفية خاملة كيميائيا (الفرع 4-1)، أو خلفية بيولوجيا خاملة (الجزء 4-2)، استناداً إلى التطبيق.

  1. إعداد خلفية خاملة كيميائيا على ركائز السيليكون
    1. استخدام البلازما الأوكسجين النظيف لتنظيف السليكون العارية (القسم 3.2).
    2. "الماصة؛" 100 ميليلتر من trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS) على طبق بيتري ووضع ركائز السليكون داخل مجفف فراغ الموجود بجانب طبق بيتري.
    3. طلب الفراغ (تور-750) ح 1 لترسب البخار الكيميائي (الرسوم التعويضية).
      تنبيه: TPS شديدة السمية ويجب إجراء عملية الرسوم التعويضية داخل غطاء دخان.
      ملاحظة: بعد ح 1 الركيزة يظهر السلوك مسعور. عادة يتم قياس زاوية اتصال من 109° ± 3° بعد عملية الرسوم التعويضية. سمك الفيلم TPS 1.5 ± 0.5 نانومتر.
      ملاحظة: كتل TPS رد فعل أكسيد السطحية المتفاعلة مع PGMA-ب-بفدما.
    4. معطف الرقائق مع باريليني (1 ميكرون سمك). تنفيذ الطباعة التصويرية ورد الفعل أيون النقش على توليد أنماط parylene (القسم 2) وحفر بعيداً في طبقة النقاط التجارية في المناطق المكشوفة.
  2. إعداد الخلفية البولي إثيلين غليكول (شماعة) على ركائز السليكون.
    1. استخدام البلازما الأوكسجين النظيف لمدة 3 دقائق لتنظيف ركائز السليكون العارية (القسم 3.2).
    2. أداء "الرسوم التعويضية للنقاط التجارية" ح 1 (قسم 4.1.2).
    3. تزج ركائز في حل wt/v 0.7% من F-127 بلورونيك في الماء عالي النقاوة ح 18 لتوليد طبقة شماعة على السطح28،29.
      ملاحظة: بلورونيك تحتوي على كتلة بوليمر أكسيد البولي بروبلين مسعور (أحزاب المعارضة) بين سلسلتي الوتد. كتلة أحزاب المعارضة المراسي البوليمر إلى السطح TPS بينما تتعرض السلاسل شماعة للحل28.
    4. غسل وشطف الركيزة لمدة 5 دقائق مع 100 مل من الماء عالي النقاوة.
    5. إيداع 80 نانومتر و 1 ميكرومتر سميكة باريليني ن على رقائق السليكون 4 بوصة استخدام المغطى باريليني.
    6. تنفيذ الطباعة التصويرية ورد الفعل أيون النقش لتوليد أنماط parylene (القسم 2).
  3. سونيكيشن، تدور-طلاء PGMA-ب-بفدما البوليمر، والصلب ركائز
    1. Sonicate خاملة كيميائيا (TPS) ركائز (الفرع 4-1) أو ركائز شماعة وظيفية (الجزء 4-2) لمدة 10 دقائق في الأسيتون لإزالة طبقة باريليني.
    2. زيادة ونقصان-معطف الركيزة سونيكاتيد مع 100 ميليلتر من 1% بالوزن PGMA-ب-بفدما في كلوروفورم اللامائى 1500 لفة في الدقيقة لمدة 15 ثانية.
    3. يصلب أفلام البوليمر عند 110 درجة مئوية تحت الفراغ ح 18.
    4. Sonicate ركائز في الأسيتون أو كلوروفورم لمدة 10 دقيقة لإزالة البوليمر فيسيسوربيد الموجودة في المناطق الخلفية على السطح.
    5. تخزين ركائز في مجفف فراغ حتى استخدامها مرة أخرى.

5-مخصص PGMA-ب-بفدما الصغير-اتصل الطباعة (μCP)

  1. تصنيع ختم PDMS
    1. اختﻻق سادة السليكون وفقا للإجراءات القياسية التصويرية30. استخدام عملية الرسوم التعويضية (قسم 4.1.2) لإيداع TPS لاصقة المضادة على سادة السليكون.
      ملاحظة: القالب السليكون ينبغي أن تعامل مع TPS المرة الأولى هي المستخدمة، وإعادة تطبيقها بعد فقد استخدمت 5-10 مرات.
    2. تنفيذ أساليب الطباعة الحجرية الناعمة القياسية لتصنيع الطوابع (PDMS تمهيدا لعلاج عامل الجماعي نسبة 10:1)31.
      ملاحظة: الطوابع المستخدمة في هذه الدراسة تتكون من صفائف ميكروبيلار (قطرها = 5-50 ميكرومتر، الارتفاع = 20 ميكرومتر).
    3. قطع طابعاً وحيدا. تنظيف الطوابع التي سونيكاتينج لمدة 10 دقائق في HCl (1 م)، 5 دقيقة في الأسيتون، تليها 5 دقائق في الإيثانول.
    4. الجاف للطوابع في فرن الحراري عند 80 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة لإزالة المذيبات العضوية المتبقية.
  2. طباعة ميكروكونتاكت PGMA-ب-بفدما على ركائز السيليكون
    1. إيداع النقاط على سطح طوابع PDMS استخدام عملية الرسوم التعويضية (قسم 4.1.2).
      ملاحظة: يتم استخدام طبقة النقاط التجارية للحيلولة دون اقتران البوليمر على السطح الطابع.
      ملاحظة: يمكن استخدام قياسات زاوية الاتصال لتوصيف الطوابع بعد الامتزاز النقاط التجارية، كما هو مبين في الشكل 2 (داخلي أ، ب).
    2. حل البوليمر-بفدمابPGMA-إلى كلوروفورم اللامائى بتركيز 0.25-1% بالوزن.
    3. تغرق بالطوابع إلى 5 مل حل البوليمر لمدة 3 دقائق.
    4. تنظيف البلازما 2 × 2 سم ركائز السليكون العارية ل 3 دقيقة لسطح نظيف لاقتران مع كتل PGMA (قسم 3.2).
    5. إخراج هذه الطوابع البوليمر المغلفة من حل البوليمر.
      ملاحظة: يجب استخدام الطوابع للطباعة بينما هم لا يزال الرطب ووجود طبقة من حل أكثر منهم.
    6. وضع ختم وقع مباشرة على الركازة السليكون.
    7. استخدام الوقوف صحفي مثقاب يدوي (انظر الجدول للمواد) (الشكل 3) للضغط على الطوابع المغلفة البوليمر على سطح السيليكون لتشجيع نقل نمط. فورا تطبيق الختم على الركازة (في حدود 1-2 s) بعد أخذ هذه الطوابع المغلفة من حل البوليمر.
      ملاحظة: كلا السيليكون، ويمكن وضع ختم PDMS حول النسخ على الوجهين الشريط لتقليل تشوه الطابع PDMS بسبب الضغط غير موحد أو عالية ختم32.
    8. تطبيق الاتصال الامتثالي بين ختم وقع البوليمر والركيزة السيليكون للحد الأدنى 1 استخدام الضغط ما يقدر 75 غرام/سم2(7.35 كيلو باسكال) للصحافة.
    9. بلطف فصل الطوابع من سطح السليكون.
    10. يصلب ركائز السيليكون المطبوعة فورا في فرن فراغ عند 110 درجة مئوية ح 18.
    11. Sonicate ركائز السيليكون المطبوعة في الأسيتون أو كلوروفورم لمدة 10 دقيقة لإزالة أي تمتز جسديا PGMA-ب-بفدما والجاف ثم مع ن2.
      1. إجراء تحليل لتوصيف السطحية لختم PDMS (بعد خطوة الطباعة) والسليكون المطبوعة (بعد الخطوات الصلب وسونيكيشن) للتحقق من النجاح في نقل PGMA-ب-بفدما.
        ملاحظة: السطحية بروفيلوميتير والانعكاس الكلي الموهنة تحويل فورييه تحليل مطيافية الأشعة تحت الحمراء (أية تي آر-فتير) يمكن أن تستخدم لتحليل الركازة السيليكون المطبوعة وختم PDMS، على التوالي.
    12. تخزين ركائز تحت فراغ في مجفف حتى الوصف.

Figure 2
الشكل 2 : قياسات فتير ATR للمعالجة PDMS الطوابع (الكثافة النسبية)- (اقحم A) اتصل القياسات الزاوية لختم PDMS العارية. (اقحم ب) قياس زاوية الاتصال للنقاط التجارية يعامل PDMS الطوابع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: الإعداد ل μCP PGMA-ب-بفدما الحلول على ركائز السليكون. ويشمل الإجراء استخدام الصحافة الحفر اليدوي (أ) ، (ب) طابع PDMS فونكتيوناليزيد TPS المغلفة مع البوليمر-بفدما PGMA-ب، (ج) بلازما تنظيفها 2 × 2 سم السليكون الركازة، والشريط على الوجهين (د) .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يمكن استخدام قياسات زاوية الاتصال لتقييم الروغان السيليكون مع PGMA-ب-بفدما. يصور الشكل 1 زاوية الاتصال من الركازة السيليكون خلال خطوات المعالجة المختلفة. ويبين الشكل 1Bالسلوك ماء من الركازة السليكون البلازما تنظيفها. زاوية الاتصال بعد تدور البوليمر طلاء والصلب هو 75° ± 1°(الشكل 1ج) وهو ما يتسق مع القيم التي أبلغ عنها لوكيتز et al. بفدما السطوح20.

ويبين الشكل 2 أطياف ATR-فتير وقياس زاوية الاتصال الطوابع PDMS خلال الخطوات المختلفة للإجراء µCP. بعد الطباعة، الكربونيل أزلاكتوني تمتد الاهتزاز عند سم ~ 1818-1 إنقاص مقدار 34 9%. الشكل 2 (اقحم أ وب) كما يصور التغيير في hydrophobicity طوابع PDMS بعد العلاج TPS.

ختم-الركيزة الملحة خطوة حاسمة في µCP- الرقم 3 معارض أجزاء مختلفة من الأداة دوارة اليدوية اللازمة لتحقيق اتصال موحدة بين ختم البوليمر المغلفة والركيزة السليكون.

Figure 4
الشكل 4: تفاصيل عن التقنيات المتقدمة لتوليد PGMA-ب-بفدما إلى منقوشة، أفلام كروسلينكيد أو فرشاة. وقد تم تعديل هذا الرقم من ماسيجول et al. 24 . (أ) التمثيل التخطيطي البروتوكول زنتها parylene للزخرفة فرش البوليمر على ركائز السليكون، 1. السيليكون رقاقة (w/كعب أكسيد)، 2. باريليني ترسب (1 ميكرومتر أو 80 نانومتر)، 3 . مقاوم الضوء تدور طلاء، 4. التعرض للأشعة فوق البنفسجية، والتنمية، 5. الأكسجين البلازما النقش، تدور 6. البوليمر طلاء، زنتها 7. الصلب وباريليني. (ب) المؤسسة الدولية للتنمية الداخلي للزخرفة فرش البوليمر على ركائز خاملة (الوتد/TPS) الكيميائية البيولوجية، 1. السيليكون رقاقة (w/كعب أكسيد)، 2. ترسب الوتد/جمعية الدراسات الكوكبيه، وترسب باريليني 3. (1 ميكرومتر أو 80 نانومتر)، 4. مقاوم الضوء تدور طلاء، 5. الأشعة فوق البنفسجية التعرض والتنمية، والمعالجة بالبلازما الأكسجين 6. ، 7. باريليني حاكى، تدور البوليمر 8. طلاء والصلب 9. sonication. (ج) توليد كروسلينكيد البوليمر هياكل على السيليكون باستخدام أسلوب µCP، 1. الغازية-الطباعة الحجرية لصنع ختم PDMS تليها TPS طلاء البوليمر 2. الكتابة بالحبر على PDMS TPS فونكتيوناليزيد، 3 . الاتصال ختم/الركازة، والصلب 4. وسونيكيشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

ويبين الشكل 4 إجراءات خطوة بخطوة لإنشاء أنماط البوليمر24. تهدف هذه الإجراءات إلى: (1) نمط موحد فرشاة هياكل PGMA-ب-بفدما البوليمرات على كيميائيا/بيولوجيا الخاملة ركائز بتطبيق زنتها parylene وتقنيات إيدا (، منالشكل 4A 4 ب)، أو (2) توليد نماذج الفيلم أكثر سمكا ميكرون-مقياس سمك (4 الرقم).

Figure 5
الرقم 5: نتائج تمثيلية الإجراء زنتها parylene. الصور برايتفيلد (A) PGMA-ب-بفدما البوليمر أنماط على السليكون مع الصلب (اقحم أنا) ودون الصلب (اقحم الثاني) (مقياس بار = 40 ميكرومتر). (ب) قياس سمك البوليمر بعد سونيكيشن 10 دقيقة في كلوروفورم مع أو بدون الصلب. (ج) الشخصية ارتفاع البوليمر مستعرضة لقوالب الاستنسل parylene سميكة 1 ميكرومتر. (د) البوليمر مستعرضة الارتفاع الشخصية ل 80 نانومتر سميكة parylene الاستنسل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

يمكن استخدام تقنية زنتها parylene تحقيق هياكل الفرشاة PGMA-ب-بفدما كتلة المشارك البوليمرات، تناظر ~ 90 نانومتر سمك الفيلم. الشكل 5 A (اقحم أنا) يصور منقوشة البقع محاطة بخلفية خالية من البوليمر. الصلب هو الخطوة الحاسمة الرائدة البوليمر المرحلة-العزل ومرفق السطحية التساهمية القوية من خلال رد فعل المجموعات أبوكسي كتلة التقييم البحري العالمي مع أكسيد السطحية24. كما الرقم 5يظهر(الثاني اقحم) ، دون الصلب، سونيكيشن في كلوروفورم سيزيل الكثير من البوليمر منقوشة. للتحقيق في تأثير الصلب بمزيد من التفصيل، كان تركيز 1% بالوزن من البوليمر في كلوروفورم المغلفة تدور على الركازة سليكون تنظيف البلازما (بدون باريليني). سمك البوليمر تم قياسه بواسطة ellipsometry (انظر الجدول للمواد). في حين سونيكيشن في كلوروفورم أدى إلى إزالة معظم البوليمر من ركائز غير تعتيق، لوحظ أي تغيير كبير في سمك البوليمر لركائز ملدن (الشكل 5B). بالمقارنة مع 1 ميكرومتر parylene الاستنسل، ولدت 80 نانومتر parylene الاستنسل أعلى الأفلام التوحيد (، منالرقم 5 5د).

Figure 6
الشكل 6: نتائج الممثل أسلوب المؤسسة الدولية للتنمية لتوليد أنماط مثل فرشاة PGMA-ب-بفدما في الخلفيات كيميائيا وبيولوجيا. وقد تم تعديل هذا الرقم من ماسيجول et al. 24 . (أ) PGMA-ب-بفدما أنماط الخلفيات TPS والوتد. (ب) قياس فؤاد أنماط البوليمر والبوليمر الممثل السينمائي سمك على ركائز المغلفة بالنقاط. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

يمكن استخدام أسلوب المؤسسة الإنمائية الدولية يشترك نمط الأفلام موحدة من البوليمر-بفدما PGMA-بعلى خلفيات خاملة كيميائيا أو بيولوجيا. الرقم 6 أ يعرض PGMA-ب-بفدما أنماط الخلفيات الوتد/TPS. نتائج هذا النهج في الأفلام منقوشة من 90-100 نانومتر سمك دون العيوب حافة لاحظ من الطريقة السابقة (، منالرقم 5 5د)- فؤاد التشكيلات الجانبية في الشكل 6ب تصوير سمك فيلم البوليمر التي تم الحصول عليها باستخدام أسلوب المؤسسة الدولية للتنمية.

Figure 7
الشكل 7: نتائج تمثيلية تقنية μCP لصنع الأفلام cross-linked PGMA-ب-بفدما. وقد تم تعديل هذا الرقم من ماسيجول et al. 24-(أ) الملامح الطول البوليمرات المطبوعة على ركائز السيليكون (1% بالوزن البوليمر). (اقحم أنا) PGMA-ب-بفدما الأنماط التي تم الحصول عليها بعد µCP بالصلب، و (اقحم الثاني) دون الصلب (شريط المقياس = 30 ميكرومتر). (ب) تحليل أية تي آر-فتير السليكون العارية والركيزة السليكون بعد PGMA-ب-بفدما الطباعة. (ج) تأثير استخدام البوليمر مختلفة التحبير تركيزات في ذروة الفيلم كروسلينكيد متوسط (أشرطة الخطأ وصف الانحراف المعياري عن المتوسط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

وقد وضعت µCP كالنهج النهائي للزخرفة PGMA-ب-بفدما البوليمرات على الأسطح السليكون. على عكس زنتها parylene وتقنيات المؤسسة الدولية للتنمية، نتائج هذا النهج في أفلام البوليمر منقوشة في النطاق ميكرون سمك (الرقم 7 ألف). وهناك العديد من الخطوات الحاسمة التي كانت مطلوبة لضمان كفاءة نقل البوليمر من الطوابع إلى الركازة أثناء عملية الطباعة. أولاً، كان PDMS الروغان مع النقاط التجارية المطلوبة تمنع PGMA-ب-بفدما اقتران لختم (الشكل 2، اقحم أ، ب). ثانيا، يتعين على المعالجة بالبلازما على الركازة تشكل طبقة سطحية أكسيد لرد فعل مع الإيبوكسي الجماعات الموجودة في كتلة البوليمر (1B الشكل)PGMA. وأخيراً، الصلب من أفلام البوليمر المختوم كان المطلوبة لتعزيز crosslinking طوال الفيلم؛ الشكل 7 A (اقحم الأول والثاني) إظهار ركائز ملدن وغير تعتيق بعد سونيكيشن، حيث لوحظ ضررا كبيرا للأفلام غير تعتيق. وكان شرط آخر لتقنية الزخرفة للحفاظ على وظيفة أزلاكتوني، التي تم التحقق منها عن طريق قياس الكربونيل تمتد الاهتزاز في سم ~ 1818-1 (7B الشكل). وأخيراً، تقنية µCP أيضا تمكين التحكم microscale البوليمر سماكة الأفلام باختلاف تركيزات PGMA-ب-بفدما في كلوروفورم أثناء الخطوة الحبر (7 الرقم).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تعرض هذه المقالة الطرق الثلاث للزخرفة PGMA-ب-بفدما، كل منها مجموعة من المزايا والعيوب. الأسلوب زنتها parylene هو أسلوب متعدد الاستخدامات للزخرفة كتلة البوليمرات المشارك في الدقيقة للقرار النانو، وقد استخدمت كقناع لترسب في غيرها الزخرفة نظم33،،من3435. سبب لها التصاق السطحية ضعيفة نسبيا، الاستنسل parylene يمكن إزالتها بسهولة من على سطح الأرض قبل سونيكيشن في مادة مذيبة بعد طلاء البوليمر لكشف المناطق الخلفية. تظهر المناطق الخلفية دائماً نظيفة وخالية من البوليمر المتبقية. منذ parylene خامل إلى أسطح متنوعة36،37هذا النهج مفيد لإيداع PGMA-ب-بفدما إلى مجموعة متنوعة من كيمياء سطح خلفية مختلفة. وكان أحد العوامل التي أثرت على التوحيد الفيلم parylene الاستنسل سمك. سمك parylene مختلفة اثنين (1 ميكرومتر و 80 نانومتر) واستخدمت (الأسلوب A، الرقم 4) للتحقيق في تأثير سمك الاستنسل الذي تم إنشاؤه PGMA-ب-بفدما الهياكل. بالمقارنة مع 1 ميكرومتر، 80 نانومتر سميكة parylene إنشاء أفلام البوليمر مع التوحيد أعلى، ومع ذلك، حافة عيوب لوحظت حول البوليمر كل بقعة في كلتا الحالتين (، منالرقم 5 5د). وهذا المحتمل بسبب تراكم البوليمر ضد الاستنسل أثناء الخطوة تدور-طلاء، التي كانت آنذاك من كروسلينكيد إلى أفلام أكثر سمكا في الحواف نمط أثناء الخطوة انلينغ. الصلب غير الحرجة للحصول على بوليمر مستقرة أنماطالشكل 5A، ( 5ب)، وهكذا كانت عيوب الحافة أمرا لا مفر منه مع هذا الأسلوب.

وكبديل لذلك، يستخدم إيدا الزخرفة طريقة الاستنسل parylene لتوليد أنماط أكسيد التي توجه التجميع الذاتي من PGMA-ب-بفدما البوليمر إلى السطح في عملية ترسيب مسكلس (الأسلوب B، الشكل 4). تتم إزالة فيسيسوربيد البوليمرات الموجودة في المناطق الخلفية فورا بعد الخطوة طلاء تدور بواسطة sonication في المذيبات العضوية. بعد هذه الخطوات التي يؤديها، برايتفيلد، وزارة شؤون المرأة، وفؤاد صور للسطح تكشف عن أنماط PGMA-ب-بفدما التي تطابق النقوش أكسيد السيليكون (الشكل 6A). على النقيض من الطريقة السابقة، إظهار الأفلام منقوشة التوحيد عالية دون حافة-العيوب، كما لا يوجد قناع كان حاضرا أثناء الخطوة طلاء تدور. سمك الناتجة من أفلام البوليمر 90-100 نانومتر، باﻻتفاق مع سمك المبلغ عنها فرش PGMA-ب-بفدما البوليمر لهذا الوزن الجزيئي20. تتيح هذه الخاصية ممتازة التلاعب دقيق للتفاعل الكيميائي بضبط PGMA-ب-بفدما نمط الكثافة أو الوزن الجزيئي لسلسلة بفدما.

بينما الأسلوب إيدا المفضل للتطبيقات حيث مهم التوحيد الفيلم، هناك اثنين من العوائق الكامنة إلى الأسلوب. أولاً، يمكن أن يحدث تشكيل المتبقية PGMA-ب-بفدما البوليمر في المناطق الخلفية، كما يمكن ملاحظته في المناطق الخلفية TPS في الشكل 6A. إذا البوليمر خلفية مشكلة، يجب أولاً فحص السلامة الكيميائية للخلفية مع المياه أو أية تي آر-فتير قياس زاوية الاتصال39. سونيكيشن إضافية قد تكون مفيدة لإزالة البوليمر المتبقية أيضا. ثانيا، الأسلوب إيدا يقتصر فقط على الخلفيات التي يتم أونريكتيفي إلى مجموعات PGMA أو بفدما في البوليمر. خلفيات أخرى تحتوي على رد الفعل مويتيس (الأمينات، ثيولس، إلخ) من شأنه أن للزوجين للبوليمر، المساس بسلامة النمط.

لتكمل باريليني وأيدا أساليب الزخرفة، ينشئ البروتوكول µCP مخصصة أكثر سمكا PGMA-ب-بفدما الهياكل (أسلوب ج، الشكل 4)، توفير أعلى نسب السطح إلى الحجم التي يمكن أن تعزز التحميل كيميائية أو بيولوجية تحليلها في التقاط التطبيقات أو تحسين مرفق خلية، والبقاء، والانتشار في خلية ثقافة التطبيقات41،42. هنا، كانت ضرورية للمحافظة على نقل بوليمر فعال مع الحفاظ على سلامة عالية نمط الكيمياء السطحية من الطوابع والركيزة. PGMA-ب-بفدما نقل تيسرت بفضل علاج الطوابع مع طبقة النقاط التجارية انخفاض الطاقة الحرة السطحية من ختم44، حين أيضا علاج ركائز السيليكون مع الأكسجين في البلازما مباشرة قبل الطباعة لتوفير رد الفعل سطح مجموعات الهيدروكسيل لاقتران إلى الإيبوكسي الجماعات الموجودة في كتلة PGMA23.

ويأتي تحدي الرئيسي في البروتوكول µCP من استخدام المذيبات كلوروفورم تحضير البوليمر التحبير الحل. يمكن أن يسبب تبخر المذيبات السريعة عبر الطوابع البوليمر غير موحدة الكتابة بالحبر، والمساس بنمط إمكانية تكرار نتائج24،43. لتجنب هذا الأمر، من الأهمية البالغة أن الطوابع كانت مغمورة تماما في حجم 5 مل الحل الحبر، مقابل كميات صغيرة بيبيتينج للحل عبر الجزء العلوي من السطح الطابع. وتم التحقيق في أوقات مختلفة غمر، وتم العثور على 3 دقيقة يكون الحل الأمثل لهذه العملية. من الضروري وضع ختم الرطب مباشرة على رأس الركيزة داخل 1-2 ثانية لإزالة من الحل ثم وإضافة الضغط اليدوي للطوابع باستخدام الإعداد أداة Dremel (الشكل 3). هذه العملية تسمح بنقل تحت ظروف رطبة، الذي يعد أمرا حاسما للحفاظ على كفاءة النقل والتوحيد. إذا كان لا يزال يظهر الزخرفة من هذه العملية غير موحدة، من المرجح تشوه الطابع. وفي هذه الحالة، يمكن أن تتغير نسبة عامل قاعدة/علاج PDMS في الطباعة الحجرية الناعمة خطوة لتوليد أغلظ الطوابع46.

باختصار، وصف الأساليب والنتائج المعروضة هنا نهج متعددة لإنشاء واجهات منقوشة مع البوليمر-بفدما PGMA-ب. الأساليب التي يمكن أن تستخدم لتوليد الأفلام منقوشة مع هياكل الفرشاة أو كروسلينكيد، استناداً إلى التطبيق. يمكن أن تكون منقوشة البوليمر في الخلفيات خاملة كيميائيا أو بيولوجيا. لأن ترسب البوليمر هو الخطوة الأخيرة في عملية الترسيب، يتم الاحتفاظ بوظيفة أزلاكتوني في كل بروتوكول الزخرفة. بعد الزخرفة، ركائز مستعدون بوستفونكتيوناليزيشن مع المجموعات الكيميائية أو البيولوجية الأخرى.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيد هذا البحث جامعة ولاية كانساس. وقد أجرى جزء من هذه البحوث في المركز "علوم المواد نانوفاسي"، الذي شارك في مختبر أوك ريدج الوطني شعبة المرافق المستخدم العلمي و "مكتب العلوم الأساسية في الطاقة" و "وزارة الطاقة في الولايات المتحدة".

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Material
Ethanol, ≥ 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 -
Isopropanol, ACS reagent, ≥99.5% Sigma-Aldrich 190764
Hexane Fisher Chemical H292-4 -
Argon Matheson Gas G1901175 -
Tetrahydrofuran (THF), ≥ 99.9% Sigma-Aldrich 401757 -
Pluronic F-127 Sigma-Aldrich P2443 -
Polydimethyl Siloxane (PDMS) Slygard 184 Dow Corning 4019862 -
Trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS), 97% Sigma-Aldrich 448931 It is toxic. Work with it under hood
Anhydrous Chloroform, ≥ 99% Sigma-Aldrich 372978 -
Positive Photoresist AZ1512 MicroChemicals AZ 1512 amber-red liquid, density 1.083 g/cm3, spin coating step should be done under the hood
Developer AZ 300 MIF MicroChemicals AZ300 MIF clear colourless liquid with slight amine odor and density of 1 g/cm3
1,2-Vinyl-4,4- dimethyl azlactone (VDMA) Isochem North America, LLC VDMA -
2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate (CPDT) Sigma-Aldrich 723037 -
2,2′-Azobis (4methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile) (V-70) Wako Specialty Chemicals CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8 -
Parylene N Specialty Coating Systems 15B10004 -
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Parylene Coater Specialty Coating Systems SCS Labcoater (PDS 2010) -
Mask alignment system Neutronix Quintel NXQ8000 -
Oxygen Plasma Etcher Oxford Instruments Plasma Lab System 100 -
Surface Profilometer Veeco Dektak 150 Scan type was standard hill. Scan duration and force were 120 s and 1 mg, respectively.
Brightfield Upright Microscope Olympus Corporation BX51 -
Oxygen Plasma  Cleaner Harrick Plasma PDC-001-HP -
Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) Perkin Elmer ATR-FTIR 100 -
Atomic Force Microscopy (AFM) PicoPlus Picoplus atomic force microscope Veeco MLCT-E cantilevers with a 0.5 N/m spring constant. Scan speeds varied between 0.25 and 1 Hz.
Scanning Electron Microscopy (SEM) Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japan - -
Rotary Tool Workstation Dremel Model 220-01 -
Spin Coater Smart Coater SC100 -
Vacuum Oven Yamato Scientific Co. PCD-C6(5)000) -
Size Exclusion Chromatography (SEC) Waters Alliance 2695 Separations Module 720004547EN -
Refractive Index (RI) detector Waters Model 2414 -
Photodiode Array Detector Waters Model 2996, 716001286 -
Multi-angle Light Scattering (MALS) Detector Wyatt Technology miniDAWN TREOS II -
Viscometer Wyatt Technology Viscostar -
PLgel 5 µm mixed-C columns (300 x 7.5 mm) Agilent 5 µm mixed-C columns -
Ellipsometer J. A. Woollam alpha-SE Cauchy model, PGMA and PVDMA layers had refractive indices of 1.50 and 1.52 at 632 nm
Ultrasonic Sonicator Fischer Scientific FS-110H -

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Faia-Torres, A., Goren, T., Textor, M., Pla-Roca, M. Patterned Biointerfaces. Comprehensive biomaterials. , 1st edition, Elsevier publications. 181-201 (2017).
  2. Ogaki, R., Alexander, M., Kingshott, P. Chemical patterning in biointerface science. Materials Today. 13 (4), 22-35 (2010).
  3. Rungta, A., et al. Grafting bimodal polymer brushes on nanoparticles using controlled radical polymerization. Macromolecules. 45 (23), 9303-9311 (2012).
  4. Guyomard, A., Fournier, D., Pascual, S., Fontaine, L., Bardeau, J. Preparation and characterization of azlactone functionalized polymer supports and their application as scavengers. European Polymer Journal. 40 (10), 2343-2348 (2004).
  5. Zayas-Gonzalez, Y. M., Lynn, D. M. Degradable Amine-Reactive Coatings Fabricated by the Covalent Layer-by-Layer Assembly of Poly (2-vinyl-4, 4-dimethylazlactone) with Degradable Polyamine Building Blocks. Biomacromolecules. 17 (9), 3067-3075 (2016).
  6. Schmitt, S. K., et al. Peptide Conjugation to a Polymer Coating via Native Chemical Ligation of Azlactones for Cell Culture. Biomacromolecules. 17 (3), 1040-1047 (2016).
  7. Yu, Q., Cho, J., Shivapooja, P., Ista, L. K., López, G. P. Nanopatterned smart polymer surfaces for controlled attachment, killing, and release of bacteria. ACS Applied Materials & Interfaces. 5 (19), 9295-9304 (2013).
  8. Jones, M. W., Richards, S., Haddleton, D. M., Gibson, M. I. Poly (azlactone)s: versatile scaffolds for tandem post-polymerisation modification and glycopolymer synthesis. Pilymer Chemistry UK. 4 (3), 717-723 (2013).
  9. Barkakaty, B., et al. Amidine-Functionalized Poly (2-vinyl-4, 4-dimethylazlactone) for Selective and Efficient CO2 Fixing. Macromolecules. 49 (5), (2016).
  10. Cullen, S. P., Mandel, I. C., Gopalan, P. Surface-anchored poly (2-vinyl-4, 4-dimethyl azlactone) brushes as templates for enzyme immobilization. Langmuir. 24 (23), 13701-13709 (2008).
  11. Schmitt, S. K., et al. Polyethylene glycol coatings on plastic substrates for chemically defined stem cell culture. Advanced Healthcare Materials. 4 (10), 1555-1564 (2015).
  12. Yan, S., et al. Nonleaching Bacteria-Responsive Antibacterial Surface Based on a Unique Hierarchical Architecture. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (37), 24471-24481 (2016).
  13. Li, C., et al. Creating "living" polymer surfaces to pattern biomolecules and cells on common plastics. Biomacromolecules. 14 (5), 1278-1286 (2013).
  14. Brétagnol, F., et al. Surface functionalization and patterning techniques to design interfaces for biomedical and biosensor applications. Plasma Processes and Polymers. (6-7), 443-455 (2006).
  15. Thery, M. Micropatterning as a tool to decipher cell morphogenesis and functions. Journal of Cell Science. 123 (Pt 24), 4201-4213 (2010).
  16. Robertus, J., Browne, W. R., Feringa, B. L. Dynamic control over cell adhesive properties using molecular-based surface engineering strategies. Chemical Soceity Reviews. 39 (1), 354-378 (2010).
  17. Kane, R. S., Takayama, S., Ostuni, E., Ingber, D. E., Whitesides, G. M. Patterning proteins and cells using soft lithography. Biomaterials. 20 (23), 2363-2376 (1999).
  18. Cattani-Scholz, A., et al. PNA-PEG modified silicon platforms as functional bio-interfaces for applications in DNA microarrays and biosensors. Biomacromolecules. 10 (3), 489-496 (2009).
  19. Nie, Z., Kumacheva, E. Patterning surfaces with functional polymers. Nature Materials. 7 (4), (2008).
  20. Lokitz, B. S., et al. Manipulating interfaces through surface confinement of poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyldimethylazlactone), a dually reactive block copolymer. Macromolecules. 45 (16), 6438-6449 (2012).
  21. Kratochvil, M. J., Carter, M. C., Lynn, D. M. Amine-Reactive Azlactone-Containing Nanofibers for the Immobilization and Patterning of New Functionality on Nanofiber-Based Scaffolds. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (11), 10243-10253 (2017).
  22. Wancura, M. M., et al. Fabrication, chemical modification, and topographical patterning of reactive gels assembled from azlactone-functionalized polymers and a diamine. Journal of Polymer Science Part A1. 55 (19), 3185-3194 (2017).
  23. Hansen, R. R., et al. Lectin-functionalized poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyldimethyl azlactone) surface scaffolds for high avidity microbial capture. Biomacromolecules. 14 (10), 3742-3748 (2013).
  24. Masigol, M., Barua, N., Retterer, S. T., Lokitz, B. S., Hansen, R. R. Chemical copatterning strategies using azlactone-based block copolymers. Journal of Vacuum Science and TechnologyB. 35 (6), 06GJ01 (2017).
  25. Lokitz, B. S., et al. Dilute solution properties and surface attachment of RAFT polymerized 2-vinyl-4, 4-dimethyl azlactone (VDMA). Macromolecules. 42 (22), 9018-9026 (2009).
  26. Aden, B., et al. Assessing Chemical Transformation of Reactive, Interfacial Thin Films Made of End-Tethered Poly (2-vinyl-4, 4-dimethyl azlactone)(PVDMA) Chains. Macromolecules. 50 (2), 618-630 (2017).
  27. Hansen, R. H., et al. Stochastic assembly of bacteria in microwell arrays reveals the importance of confinement in community development. Public Library of Science One. 11 (5), e0155080 (2016).
  28. Vargis, E., Peterson, C. B., Morrell-Falvey, J. L., Retterer, S. T., Collier, C. P. The effect of retinal pigment epithelial cell patch size on growth factor expression. Biomaterials. 35 (13), 3999-4004 (2014).
  29. Tzvetkova-Chevolleau, T., et al. Microscale adhesion patterns for the precise localization of amoeba. Microelectronic Engineering. 86 (4), 1485-1487 (2009).
  30. Shelly, M., Lee, S., Suarato, G., Meng, Y., Pautot, S. Photolithography-Based Substrate Microfabrication for Patterning Semaphorin 3A to Study Neuronal Development. Semaphorin Signaling: Methods and Protocols. 1493, 321-343 (2017).
  31. McDonald, J. C., et al. Fabrication of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane). Electrophoresis. 21 (1), 27-40 (2000).
  32. Hansen, R. R., et al. High content evaluation of shear dependent platelet function in a microfluidic flow assay. Annals of Biomedical Engineering. 41 (2), 250-262 (2013).
  33. Segalman, R. A., Yokoyama, H., Kramer, E. J. Graphoepitaxy of spherical domain block copolymer films. Advanced Materials. 13 (15), 1152-1155 (2001).
  34. Stoykovich, M. P., et al. Directed assembly of block copolymer blends into nonregular device-oriented structures. Science. 308 (5727), New York, N.Y. 1442-1446 (2005).
  35. Craig, G. S., Nealey, P. F. Self-assembly of block copolymers on lithographically defined nanopatterned substrates. Journal of Polymer Science and Technology. 20 (4), 511-517 (2007).
  36. Kodadek, T. Protein microarrays: prospects and problems. Chemical Biology. 8 (2), 105-115 (2001).
  37. Atsuta, K., Suzuki, H., Takeuchi, S. A parylene lift-off process with microfluidic channels for selective protein patterning. Journal of Micromechanics and Microengineering. 17 (3), 496 (2007).
  38. Ramanathan, M., Lokitz, B. S., Messman, J. M., Stafford, C. M., Kilbey, S. M. II Spontaneous wrinkling in azlactone-based functional polymer thin films in 2D and 3D geometries for guided nanopatterning. Journal of Material Chemistry C. 1 (11), 2097-2101 (2013).
  39. Suh, K. Y., Jon, S. Control over wettability of polyethylene glycol surfaces using capillary lithography. Langmuir. 21 (15), 6836-6841 (2005).
  40. Buck, M. E., Lynn, D. M. Layer-by-Layer Fabrication of Covalently Crosslinked and Reactive Polymer Multilayers Using Azlactone-Functionalized Copolymers: A Platform for the Design of Functional Biointerfaces. Advanced Engineering Materials. 13 (10), 343-352 (2011).
  41. Ma, L., et al. Trap Effect of Three-Dimensional Fibers Network for High Efficient Cancer-Cell Capture. Advanced Healthcare Materials. 4 (6), 838-843 (2015).
  42. Massad-Ivanir, N., Shtenberg, G., Tzur, A., Krepker, M. A., Segal, E. Engineering nanostructured porous SiO2 surfaces for bacteria detection via "direct cell capture". Analytical Chemistry. 83 (9), 3282-3289 (2011).
  43. Ilic, B., Craighead, H. Topographical patterning of chemically sensitive biological materials using a polymer-based dry lift off. Biomedical Microdevices. 2 (4), 317-322 (2000).
  44. Gates, B. D., et al. New approaches to nanofabrication: molding, printing, and other techniques. Chemical Reviews. 105 (4), 1171-1196 (2005).
  45. Jonas, U., del Campo, A., Kruger, C., Glasser, G., Boos, D. Colloidal assemblies on patterned silane layers. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 99 (8), 5034-5039 (2002).
  46. Qin, D., Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft lithography for micro-and nanoscale patterning. Nature Protocols. 5 (3), 491-502 (2010).

Tags

الهندسة والعدد 136، الطباعة ميكروكونتاكت، تلفيق، واجهة، واجهات وظيفية، البوليمرات أزلاكتوني توجه الجمعية، باريليني
اختﻻق السطوح المتفاعلة مع مثل الفرشاة وأفلام كروسلينكيد فونكتيوناليزيد أزلاكتوني كتلة المشارك البوليمرات
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Masigol, M., Barua, N., Lokitz, B.… More

Masigol, M., Barua, N., Lokitz, B. S., Hansen, R. R. Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers. J. Vis. Exp. (136), e57562, doi:10.3791/57562 (2018).

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