Yumuşak Litografik işlevsellik ve Desenlendirme Oksit Silisyum ve germanyum

Bu protokol, yüksek verimli ve operasyonel olarak basit bir baskı protokolü kullanarak, reaktif organik tek katmanlar ile germanyumdaki oksitsiz silikonun nasıl desenlendiğini göstermektedir. Desenli altlıkların hem küçük moleküllerle hem de proteinlerle seçici olarak fonksiyonelleştirilmesi de gösterilmiştir. Protokolün ilk adımı, silikon veya germanyum altlıkların yüksek derecede stabil bir birincil organik tek katmanla kovalent olarak modifiye edilmesidir.

Bu işlem, alttaki inorganik-organik arayüzü reaktif bozulmaya ve oksidatif hasara karşı korur. Kovalent olarak bağlanan hidroksi süksinimid ester üst tabakası, latent hidrolitik ve reaktif fonksiyonlar sağlamak için oluşturulur. İkinci adımda, homojen çift tabakalı NHS modifiyeli altlıklar, sülfonik asit modifiyeli elastomerik bir damga kullanılarak katalitik mikro temas baskılama yöntemiyle desenlenir. Damga ile temas, NHS gruplarının hidrolizini sağlayarak kimyasal olarak farklı NHS aktive edilmiş ve serbest karboksilik asit desenleri oluşturur. Ardından, desenli altlıklar küçük organik moleküller ve proteinler ile fonksiyonelleştirilir.

Bu adım, önce NI Trello'nun sabitlenmesiyle, triasetik asit sonlandırılmış heterofonksiyonel bağlayıcıların NHS fonksiyonelleştirilmiş bölgelere bağlanmasıyla ve ikinci olarak, heksa-histidin etiketli yeşil floresan proteinin seçici eklenmesiyle tamamlanır. Bu yaklaşım, birden fazla yüzey modifikasyonundan sonra oldukça stabil bir yapısal bütünlük içerisinde, oldukça net olan diferansiyel floresan yoğunluk paternleri ile mükemmel sonuçlar verir.

Bu tekniğin mevcut yöntemlere göre temel avantajı doğruluğudur. Desen, difüzyonun aksine, doğrudan damganın kendi doğruluğu tarafından kontrol edilir. Proje başlangıçta, basit bir biriktirme yerine katalitik reaksiyona dayanan desenleme tekniklerinin çok sayıda avantaja sahip olması gerektiği fikriyle başlatılmıştır.

Birincisi, katalizörler reaksiyon sırasında tüketilmezler ve defalarca yeniden kullanılabilirler. Bu durum, sürekli olarak yeni desenleme malzemeleri sağlamanız gereken geleneksel baskı veya biriktirme yöntemlerinden farklıdır. İlk çalışmalarımızda, bir katalizör molekülünü bir AFM ucuna bağladık ve ardından desenleme yapmak için bunu, bir takım tezgahı gibi seri bir işlemle yüzey boyunca sürükledik.

Ancak elastomerik damga, paralel üretim uygulamaları için mantıklı bir genişletmeydi. Protokolün en önemli yönlerinden biri, çift katmanlı moleküler sistemin kullanılmasıdır. Bu sistem, hem oksit içermeyen hem de organik substratların işlenmesine ve fonksiyonelleştirilmesine olanak tanır.

İdeal olarak, başlangıçtaki birincil Sam, yüzeyde açıkta kalan tüm atomların tamamen sonlandırılmasını sağlamalı ve yüzeyi hem oksidasyondan hem de bozunmadan koruyabilen sıkı paketlenmiş bir moleküler sistem oluşturmalıdır. İkincil üst katman, ek kimyasal dönüşümlerle daha fazla modifiye edilebilen terminal fonksiyonel gruplar içermelidir. Geleneksel mikro temas baskı yönteminin çözünürlüğü önündeki önemli kısıtlamalar, desenin ve moleküllerin difüzyonudur.

Yöntemlerimiz, şu anda bir sap üzerinde mobilize edilmiş bir katalizör ile silikon veya germanyuma tutunmuş bir substrat arasında kimyasal bir reaksiyona olanak tanır. Bu özellikler nedeniyle, tekniğimiz 100 nanometre boyutundaki çok küçük yapıların replikasyonunu daha fazla deneyimlemektedir. Ayrıca yöntem kimyasal desenler oluşturduğu için, bunları farklı biyolojik ve organik moleküllerle spesifik reaksiyonlar aracılığıyla fonksiyonelleştirmek mümkündür.

Bu prosedür, hidroflorik asit, nano çip solüsyonu ve fosfor pentaklorür gibi birçok tehlikeli kimyasalın kullanımını gerektirir. Bu reaktiflerle çalışırken uygun koruyucu kıyafetler giymek ve iyi havalandırılan bir ortamda çalışmak önemlidir. Bu protokolün en zorlayıcı kısmı, klorlanmış yüzeyleri hızla Grignard solüsyonuna aktarmaktır.

Oksit tabakasının yeniden oluşmasını önlemek için, öncelikle bir adet silikon 11 gofret hazırlayarak başlayın. Gofreti bir santimetrekare boyutlarında alt katmanlar şeklinde kesin, alt katmanların tozunu alın ve bunları su ve filtrelenmiş etanol ile durulayın. Ardından, silikon alt katmanları nanos içeren cam bir kaba daldırarak tüm organik kontaminasyonları giderin.

Sıyırma çözeltisi 75 °C'ye ısıtılır. 15 dakika beklenir ve ardından durulama yapılır. Her bir substrat, deiyonize filtrelenmiş su ile temizlenir.

Doğal oksit tabakasını temizlemek için her bir substratı %5 HF çözeltisinde beş dakika bekletin ve ardından oksitsiz silikonu azot ile kurutun. Klorlanmış bir substrat üretmek için, oksitsiz her bir silikon parçasını klorobenzen içinde iki mililitre doymuş fosfor penta klorür içeren bir sintilasyon şişesine hemen daldırın. Reaksiyon tamamlandıktan sonra.

Flakonların oda sıcaklığında soğumasını bekleyin. Her bir yüzeyi klorobenzen ile durulayın ve filtrelenmiş nitrojen altında kurutun. Ardından, her bir klorlanmış silikon yüzeyi, dört mililitre propanol magnezyum klorür içeren bir basınç flakonuna yerleştirin.

Basınç tüplerini 24 saat boyunca 130 °C'de inkübe edin. Basınç tüpleri oda sıcaklığına soğuduğunda, her bir yüzeyi diklorometan ve etanol ile hızla durulayın ve silikon substrat hazırlığında olduğu gibi filtrelenmiş azot altında kurutun. Bir germanyum gofretini bir santimetrelik kareler şeklinde kesin; germanyum ile birlikte tozlarını alın ve su ile filtrelenmiş etanol ile durulayın.

Substratları 20 dakika boyunca bir kap asetonda bekleterek organik kirleticileri giderin. Ardından, substratları %10 HCL çözeltisine 15 dakika daldırın. Substratları azot ile kurutun ve her bir klorlanmış yüzeyi, dört mililitre oktil magnezyum klorür içeren bir basınç tüpüne yerleştirin.

Şişeleri 130 °C'de 48 saat boyunca inkübe edin. İnkübasyon sonrası şişelerin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin ve her bir gofretlemi hızlıca diklorometan ve etanol ile durulayın. Gofretleri filtrelenmiş azot altında kurutun.

Metil ile sonlandırılmış yüzeyin üzerine birkaç damla NHS Diaz Çözeltisi damılatarak başlayın. Çözeltinin tüm yüzeye yayılmasına izin verin. Yüzeyleri 30 dakika boyunca bir UV lamba altında bekletin.

Ardından, yüzeye daha fazla NHS Diaz damlatın ve reaksiyonun 30 dakika daha devam etmesini sağlayın. NHS modifiye edilmiş yüzeyleri diklorometan ve etanol ile durulayın ve filtrelenmiş azot altında kurutun.

Ardından küçük moleküllerin fonksiyonelleştirilmesi işlemine geçin. Son olarak, elementel kompozisyonu belirlemek için yüzeyleri XPS ile analiz edin. Damga hazırlama işlemine, sodyum tumor kapto etan sülfonatı dioksan içindeki 10 mililitre 4 normal HCL çözeltisi ile karıştırarak başlayın.

Çözeltiyi oda sıcaklığında iki dakika boyunca karıştırın. Sodyum klorürü önce ince bir cam filtreyle, ardından 0,2 mikron PTFE membran şırınga filtresiyle süzün. Şimdi, doksanda bulunan tümör kapto etan s fonik asidin berrak çözeltisini alın ve doksanı indirgenmiş basınç altında uçurun.

Elde edilen sülfürik asidi, iki mililitre poliüretan akrilat pre-polimerik karışımı ile önce oda sıcaklığında, ardından 50 °C'de vakum altında reaksiyona sokun. Pre-polimerik karışımın başarılı bir şekilde polimerleşmesini sağlamak için karışımın hapsolmuş hava kabarcıklarından tamamen arındırıldığından emin olun. Reaksiyon sırasında karışımın aşırı ısınmaması önemlidir.

CAPTA atten fonik asidini ekleyin ve vakum altında oksijensiz hale getirin. Çözelti viskoz haldeyken, silikon kalıp masterı üzerine dökün ve parafilmle sarılmış düz bir cam lam ile kapatın. Ardından, kalıbı UV ışığına maruz bırakarak kürleyin. Polimerizasyondan sonra cam lamı ve parafilmi çıkarın ve damgayı masterdan dikkatlice soyun, damgayı uygun boyutta kesin ve etanol ile suyla yıkayın.

Ardından filtrelenmiş azot ile kurutun. Aşağıdaki adım, protokolün en önemli adımıdır. Damgayı, onları bir arada tutacak herhangi bir dış yük uygulamadan NHS modifiye substratın üzerine yerleştirin.

Damgayı kaydırmayın veya çok fazla basınç uygulamayın. Bir dakika bekleyin, ardından substratı ve damgayı önce etanollü su ile, sonra tekrar etanol ile durulayın ve ardından filtrelenmiş azot altında kurutun. Oluşturulan deseni analiz etmek için damgaları oda sıcaklığında saklayın.

Kontak modunda lateral atomik kuvvet mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu kullanın. Bu adımda, GFP'yi desenli silikon yüzeye mobilize ediyoruz. Öncelikle aktif esteri bir NTA türevi ile modifiye ederek başlıyoruz, ardından nikel şelasyonu yoluyla HIIN etiketli proteini yüzeye immobilize ediyoruz.

Bu adımda, istenmeyen bozunmaları önlemek için ilgilenilen biyomolekülü uygun sıcaklıkta tutmak önemlidir. Proteinleri NHS desenine, bifonksiyonel substrata bağlamak için, substratı lizin, nnn dia athetic acid ve trietilamin çözeltisine daldırın. Bir saat sonra substratları önce su, ardından etanol ile durulayın.

Şimdi substratları beş dakika boyunca nikel sülfat içeren bir şelatlama çözeltisinde inkübe edin. Ardından, substratları su ve bağlama tamponu ile durulayın, sonrasında buz gibi soğuk GFP çözeltisi banyosuna daldırın. Bir saat sonra, substratları aynı bağlama tamponu ile durulayın ve ardından PBS ile durulama yapın.

Ardından, analiz öncesinde substratları 0 °C'de PBS içerisinde saklayın. Son olarak, GFP modifiyeli bölgeleri görselleştirmek için yüzeyleri floresan mikroskobu ile analiz edin. Oksitsiz silikon üzerinde kemoselektif desenler oluşturmak için yumuşak B litografik nanodesenleme kullanılmıştır; germanyumda ise katalitik desen damgasındaki NHS fonksiyonelleştirilmiş substrat arasındaki reaksiyon, konformasyonel temas bölgelerindeki NHS gruplarının hidrolizine yol açarak NHS aktive edilmiş ve serbest karboksilik asit bölgeleri taşıyan fonksiyonel bir substrat deseni oluşturur.

Yöntemin difüzyonsuz doğası sayesinde, 125 nanometre boyutundaki özelliklerde görüldüğü üzere çözünürlük fotolitografiye yakındır. Bu özellikler, tüm silikon substrat yüzeyi boyunca tekdüze şekilde yeniden üretilmiştir. Basılan özelliklerin boyutları, karşılık gelen silikon master ve katalitik damga ile aynıdır.

Dikkat çekici bir şekilde, katalitik damga verimlilik kaybı yaşamadan defalarca yeniden kullanılabilir. Desenli yarı iletkenlerin kemoselektif fonksiyonelleştirmesi, aktive edilmiş ve serbest karboksilik asitlerin farklı reaktiviteleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, niello trice asit terminasyonlu hetero bifonksiyonel bağlayıcılar NHS fonksiyonelleştirilmiş bölgelere sabitlenmiş ve ardından elde edilen NHS desenli yüzey, heksa histamin etiket G-F-P-N-H-S deseninin seçici tutunması için bir şablon olarak kullanılmıştır.

Silikon, protein molekülleriyle kemo-fonksiyonelleştirilmiştir. Bu yaklaşım floresan mikroskobu altında kullanıldığında, GFP modifiyeli ve hidrolize serbest karboksilik asit bölgeleri arasında belirgin bir yoğunluk farkı görülmüştür. Replike edilen özelliklerin boyutu ve şekli, hem NHS desenli hem de GFP modifiyeli yüzeyler arasında tutarlıdır; bu durum, karbon pasivize edilmiş yüzeylerin dikkat çekici stabilitesini ve damgalama yaklaşımının seçiciliğini doğrulamaktadır.

Sunulan protokol, basit ve düzenli tek tabakaları destekleyebilen her türlü alt tabakaya evrensel olarak uygulanabilen, mürekkepsiz bir mikro temas baskı yöntemidir. İşlem, mürekkebin damgadan yüzeye transferine dayanmadığı için, geleneksel ve reaktif mikro temas baskıdaki difüzyon kaynaklı çözünürlük sınırlaması ortadan kaldırılmıştır.

Nanokütleli nesnelerin rutin üretimine olanak tanır. Birincil, yüksek düzeyde düzenli bir moleküler sistemin dahil edilmesi, alttaki yarı iletkenin oksidasyon hasarına karşı tam koruma sağlar. CHE seçici patentlerinin oluşturulması, çeşitli biyolojik ve organik moleküller için özel olarak çözünür bağlanma noktaları sağlar.

Serbest ve aktive edilmiş carc vakalarının farklı aktivitelerini kullanarak, oluşturulan desenler üzerinde histo sağlam proteinleri mobilize edebildik. Ancak, bu yöntem yalnızca histo sağlam proteinlerle sınırlı değildir ve DNA'lar ile antikorlar gibi diğer biyomolekülleri immobilize etmek için de kullanılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, pasivize edilmiş silikon veya germanyumun bir moleküler sistem ve kataly deseni ile nasıl modifiye edileceği konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmalısınız.

NHS modifiye substratlar. Bu prosedürü uygularken, temiz ve tozsuz bir ortamda çalışmaya özen göstermek önemlidir. Ayrıca, HF ve nanos.Stripp gibi tehlikeli materyallerle çalışırken gerekli güvenlik önlemlerinin alınması önem taşımaktadır.