Name: fabricating reactive surfaces with brush-like and crosslinked films of azlactone-functionalized block co-polymers
Uploaded: 2018-06-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 9 s
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이 연구는 캔자스 주립 대학에 의해 지원 되었다. 이 연구의 일부에 대 한 Nanophase 물자는 과학, 과학적인 사용자 시설 부문, 기본적인 에너지 과학의 사무실과 미국 에너지 부 오크 리 지 국립 연구소에서 후원은 센터에서 실시 되었다.

1. PGMA-bPVDMA 합성20
<ol><li>PGMA 매크로 체인 전송 에이전트 (매크로-CTA)의 합성<ol>
<li>마그네틱 볶음 소계 코팅 바 장착 250 mL 라운드-하단 반응 ﬂask을 사용 합니다.</li>
		<li>Glycidyl 메타 GMA의 14.2 g 결합 (142.18 g/mol) 2-cyano-2-틸 라우릴 trithiocarbonate (CPDT)의 490.8 mg와 (346.63 g/mol), 2, 2 '-azobis (4-methoxy-2, 4-디 메 틸 valeronitrile)의 87.7 밀리 그램 (V-70) (308.43 g/mol) (CPDT의 어 금 니 비율: V-70 = 5:1), 및 공기 무료 둥근 바닥 플라스 크에 벤젠 (100 mL).</li>
		<li>아르곤을 사용 하 여 반응 혼합물을 드 고 30 분 동안 저 어. 그 후 솔루션 30 ° C에서 온도 제어 오일 욕조에 넣고 18 h에 대 한 반응. 참고: 매크로-CTA에 대 한 타겟된 분자량 10000 g/mol. 18 시간 합리적인 변환에 도달 하는 데 필요한 시간을 결정 했다. 폴리머 솔루션의 색상은 투명 한 노란 빛.</li>
		<li>18 h 후 액체 N2에서 둥근 바닥 플라스 크를 잠수 하 여 반응을 종료.</li>
		<li>헥 산의 400 mL에 고분자/벤젠 (~ 100 mL)의 빛 노란색 솔루션을 붓는 의해 고분자를 침전.</li>
		<li>저 어 5 분 침전에 대 한 혼합 비 커의 하단에 정착 됩니다 및 여과 의해 회수 됩니다.</li>
		<li>진공에서 촉진 하룻밤 건조. 다음 tetrahydrofuran (THF) 400 mL에 희석. 다시 hexane에 침전.</li>
		<li>밤새 아르곤으로 다시이 새로운 침전을 건조. 참고: 매크로 CTA 좋은 노란색 분말 이다. 반응의 제품의 수율 ~ 43.8% 될 것입니다. Mn PGMA 매크로-CTA의 1.506의 증가할수록 (PDI)와 7,990 g/mol 이다 (MW = 12,030 g/mol).</li>
	</ol>
</li>
	<li>PGMA-b-PVDMA의 합성<ol>
<li>Fractionally 감소 압력, VDMA 증 류 그리고 사용 중간 분수 (~ 70%)를 보유. 참고:이 중 합 억제제를 제거 하려면 필요 합니다. 증 류 법 기구 Schlenk 라인에 연결 하 고 공기 인감 밸브는 부분적으로 진공 라인에 열립니다. 최소한의 열 VDMA 단위체에 초당 1 방울의 속도로 distilling 시작 될 때까지 varistat와 난방 맨 틀을 사용 하 여 적용 됩니다.</li>
		<li>PGMA-macroCTA (1.669 g), V-70 2-비닐-4,4-디 메 틸 azlactone (VDMA) (139.15 g/mol) 단위체 (10.436 g) 결합 (14.5 밀리 그램, PGMA macroCTA의 어 금 니 비율: V-70 = 3:1)와 벤젠 (75.0 mL)을 갖춘 단일 목 250 mL 라운드-하단 반응 ﬂask에는 테 플 론 코팅 자석 저 어 바입니다. 참고: 분자량 정보, PVDMA: 139.15 g/mol, PGMA-macroCTA: 12,030 g/mol, 벤젠: 78.11 g/mol.</li>
		<li>고 순도 아르곤과 30 분 저 어 혼합 드을 다음 18 h에 32 ° C에 기름 목욕에.</li>
		<li>액체 N2에서 둥근 바닥 플라스 크를 잠수 하 여 반응을 종료.</li>
		<li>헥 산으로 세 번 폴리머를 침전 하 고 진공에서 실 온에서 건조.</li>
		<li>크기 배제 크로마토그래피 (S)를 사용 하 여 분자량 및 PDI 제품의 특성 ( 재료의 표참조) Lokitz 외 에 절차에 따라 20. 크기 배제 크로마 토 그래프 (S) PLgel 5 µ m 혼합 C 열 (300 x 7.5 m m) 시리즈, 굴절률 검출기 장착 (파장 = 880 nm), 포토 다이오드 배열 검출기, 다 각 산란 (MALS) 감지기 (파장 = 660 nm), 그리고 점도 계 ( 재료의 표참조). 참고: 모든 실험 수행 PGMA와 PVDMA이 원고 사용 제품에서 블록 길이 56와 175, 각각. 블록 공중 합체의 분자량은 37,620 g/mol와는 PDI는 1.16.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 실리콘 기판 위에 파 릴 렌 스텐실 패턴의 생성
<ol><li>파 릴 렌 코팅<ol>
<li>50 %wt. 소 프로 파 놀 (IPA)는 5 분 동안 물에서에서 쥡니다 뒤 5 분 동안 물에 50 %wt. 아세톤에 실리콘 웨이퍼 sonicate</li>
		<li>이온된 (DI) 수와 타격 건조 질소 가스로 실리콘 웨이퍼 린스.</li>
		<li>파 릴 렌 coater를 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에 80 nm와 1 µ m 두께 파 릴 렌 N 입금 ( 재료의 표참조). 참고: 표면 profilometer를 사용 하 여 파 릴 렌 필름의 두께 특성 ( 재료의 표참조).<ol>
<li>각 개별 파 릴 렌 코팅 시스템에 대 한 파 릴 렌 이합체 질량 파 릴 렌 필름 두께 보정. 참고: 현재 시스템에서 ~ 80 mg와 ~ 1000 mg 파 릴 렌 N 이합체 필요 했다 각각 80 nm와 1 µ m 필름 두께를 (얻은 보정 곡선에 따라).</li>
			<li>파 릴 렌 coater의 작동 시 다음 설정 사용: 압력: 80 mTorr, 기간: 1 h로 온도: 690 ° C, 기화 온도: 160 ° c.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>사진 평판<ol>
<li>웨이퍼 20 분; 100 ° C에서 오븐에 구워 다음 웨이퍼는 상 온에서 또 다른 3 분 동안 앉아 보자. 참고: 추가 대기 시간에는 감광의 접착 향상 시킵니다.</li>
		<li>긍정적인 감광 제의 2 개 mL를 추가 ( 재료의 표참조) 파 릴 렌 코팅 된 웨이퍼의 중심에 분배 하 고. 스핀 코트 30 3000 rpm에서 웨이퍼 s. 참고: 스핀 코팅 후드에서 수행 되어야 합니다.</li>
		<li>1 분, 1 분에 105 ° C에서 철판에 구워 웨이퍼를 기다립니다.</li>
		<li>마스크 정렬 시스템에서 포토 마스크를 로드 ( 재료의 표참조). 자외선에 웨이퍼를 노출 (λ = 325 nm) 10 65 mJ/cm2의 복용량과 s.</li>
		<li>웨이퍼는 상 온에서 또 다른 5 분 동안 앉아 보자.</li>
		<li>웨이퍼를 개발 개발자에 잠수 하 여 2 분에 대 한 (참조 테이블의 재료) 솔루션 이온 물, 웨이퍼를 헹 구 고 다음 N2와 함께 건조. 이렇게 후드. 참고: 개발, 후 포토 레지스트가 나타납니다 완전히 제거 된 UV에 노출 된 지역에서. 광학 현미경을 사용 하 여 ( 테이블의 자료참조)는 웨이퍼를 확인.</li>
	</ol>
</li>
	<li>반응성 이온 에칭<ol>
<li>반응성 이온 에칭 (RIE) 도구를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 산소 플라즈마와 함께 개발 된 웨이퍼를 식 각 하.</li>
		<li>50 cm3/min 20 mTorr의 챔버 압력에의 한 산소 유량을 적용 합니다.</li>
		<li>파 릴 렌 필름 두께 1 µ m, 50 W의 RF 전원 및 사용 500 W의 유도 결합된 플라즈마 (ICP) 전원 100 s 패턴된 영역에서 노출된 파 릴 렌을 제거 했다. 이 파 릴 렌에 대응 1.0 1.15 µ m/min의 속도 에칭.</li>
		<li>파 릴 렌 두께 80 nm, 50 W의 사용 RF 전원 및 ICP 전력 200 W 55의 패턴된 영역에서 노출된 파 릴 렌을 제거 하는 s. 이 해당 하는 파 릴 렌 570-620 nm/min의 속도 에칭. 참고: 효율적인 파 릴 렌 제거에 대 한 결정은 파 릴 렌 엣지 각 리에 시스템에 대 한 속도.</li>
		<li>에칭된 기판 광학 현미경으로 검사 합니다. 실리콘 표면에 파 릴 렌 노출된 영역에서 완전히 제거 후 반짝이 표시 됩니다.</li>
		<li>확인 깊이 표면 profilometer를 사용 하 여 에칭 ( 재료의 표참조).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 파 릴 렌 이륙 절차
<ol><li>폴리머 솔루션의 준비<ol>
<li>PGMA-b분해-클로 프롬 (1 %wt.)로 PVDMA. 클로 프롬 무수 azlactone 그룹의 가수분해를 방지 해야 합니다. 참고: 클로 프롬은 기본 용 매는 폴리머에 대 한 용 해도의 높은 학위를가지고 있기 때문에 다른 유기 용 제25에 비해 단일 폴리머 체인의 더 균일 한 표면 증 착에 대 한 허용.</li>
	</ol>
</li>
	<li>청소기 플라즈마 파 릴 렌 스텐실을 청소<ol>
<li>플라즈마 클리너 ( 재료의 표참조) 주 전원 켜고 파 릴 렌 코팅 기판 플라즈마 클리너 챔버에 넣어.</li>
		<li>켜고 진공 펌프 압력 게이지 미만 400 mTorr까지 챔버에 공기를 철수.</li>
		<li>약간 미터링 밸브를 열고 압력 계기 800-1000 mTorr 표시 될 때까지 플라즈마 클리너 입력 공기를 허용 합니다.</li>
		<li>Hi 모드 RF를 선택 하 고 3 분에 대 한 기질을 폭로.</li>
		<li>프로세스의 끝에, 해제 RF 전력 및 진공 펌프.</li>
		<li>플라즈마 클리너 끄고는 기판 제거. 참고: 플라즈마 청소 후 표면 친수성 동작 (그림 1B)을 보여 줍니다. 물 접촉 각의 벌 거 벗은 실리콘 표면 전과 후 청소 하는 플라즈마는 27 ° ± 2 °, 0 °, 각각.</li>
	</ol>
</li>
	<li>스핀-코팅 PGMA-b-PVDMA, 어 닐 링 및 파 릴 렌 스텐실 위에 쥡니다<ol>
<li>즉시 스핀 코트 1% wt. PGMA-b의 100 µ L로 기판-PVDMA 1500 rpm, 15에 무수 클로 프롬에 스핀 coater를 사용 하 여 s ( 재료의 표참조). 참고: 스핀-코팅 필름 비 균일 급속 한 클로 프롬 증발에 의해 발생을 최소화 하기 위해 폴리머 솔루션 pipetting의 1-2 s 내에서 수행 합니다.</li>
		<li>110 ° c는 진공 오븐에서 폴리머 필름 anneal ( 재료의 표참조) 18 h. 참고: 어 닐 링 폴리머 microphase 분리 및 표면26GMA 블록의 표면 부착 할 수 있습니다.<ol>
<li>어 닐 링, 후 기판의 접촉 각을 측정 하 여 폴리머 코팅을 특징. 표면 75 ° ± 1 ° (그림 1C)20의 접촉 각도 표시합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>아세톤 또는 클로 프롬 파 릴 렌 레이어 및 어떤 physisorbed 폴리머 제거를 10 분의 20 ml 기판 sonicate 참고: 다음 쥡니다 조건 사용: 울트라 소닉 파워, 284 W; 동작 주파수, 40 kHz ( 재료의 표참조). 참고: 파 릴 렌 수 또한 될 벗 겨 기판에서 기판의 가장자리에 스카치 테이프의 조각을 적용 다음 테이프 멀리27이 겠 지 여.</li>
		<li>특성까지 진공에서 기판은 desiccator 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig1.jpg"> 그림 1: 각도 측정 처리 실리콘 기판에 대 한 문의. (A) (후 어 닐 링 및 클로 프롬에 쥡니다) 실리콘, 플라즈마 청소 실리콘 (B) , (C) 스핀 코팅 실리콘 PGMA-b-PVDMA을 맨 손으로. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57562/57562fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
4. PGMA-b-PVDMA 어셈블리 인터페이스 감독 절차
참고:이 절차는 화학적으로 불활성 배경 (4.1 단원), 또는 응용 프로그램에 따라 생물학적으로 불활성 배경 (4.2 단원)를 포함 하는 기판에 수행할 수 있습니다.
<ol><li>실리콘 기판에 화학적으로 불활성 배경의 준비<ol>
<li>벌 거 벗은 실리콘 (3.2 단원) 청소 청소기 산소 플라즈마를 사용 합니다.</li>
		<li>플라스틱 페 트리 접시에 trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS)의 100 µ L 및 페 트리 접시 옆 진공 desiccator 내부 실리콘 기판 장소.</li>
		<li>화학 증기 증 착 (CVD)에 대 한 1 시간에 대 한 진공 (-750 Torr)를 적용 합니다. 주의: TPS는 매우 독성이 고 연기 후드 내부 CVD 프로세스를 수행 해야 합니다. 참고: 1 시간 후 기판 소수 동작을 보여 줍니다. 109 ° ± 3 °의 접촉 각은 일반적으로 CVD 과정 후 측정 됩니다. TPS 필름의 두께 1.5 ± 0.5 nm. 참고: TPS 차단 PGMA-b반응 표면 산화물의 반응-PVDMA.</li>
		<li>파 릴 렌 (1 µ m 두께)와 웨이퍼 코트. 평판과 에칭 파 릴 렌 패턴 (2 절)을 생성 하 고 노출된 영역에서 TPS 레이어 멀리 식 각 하는 반응성 이온을 수행 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>실리콘 기판에 폴 리 에틸렌 글리콜 (PEG) 배경 준비 합니다.<ol>
<li>사용 하 여 산소 플라즈마 청소기 3 분 청소 벌 거 벗은 실리콘 기판 (3.2 단원).</li>
		<li>1 h (단원 4.1.2)에 대 한 TPS의 증 착을 수행 합니다.</li>
		<li>기판 표면28,29에 못 레이어 생성 하 18 h 초순에 Pluronic F-127의 0.7 %wt / v 솔루션에 젖어. 참고: Pluronic 2 개의 나무 못 사슬 사이의 소수 성 폴 리 프로필 렌 옥 사이드 (PPO) 폴리머 블록을 포함합니다. PPO 블록 앵커 TPS 표면에 폴리머 못 체인 솔루션28에 노출 되는 동안.</li>
		<li>워시와 린스 초순의 100 mL로 5 분 동안 기판.</li>
		<li>파 릴 렌 coater를 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에 80 nm와 1 µ m 두께 파 릴 렌 N 입금.</li>
		<li>사진 평판 및 반응성 이온 에칭 파 릴 렌 패턴 (2 절)을 생성 하기 위해 수행 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>쥡니다, 스핀-코팅 PGMA-b-PVDMA 폴리머, 고 어 닐 링은 기판의<ol>
<li>화학적으로 불활성 (TPS) 기판 (4.1 단원) 또는 파 릴 렌 레이어를 제거 하는 아세톤에서 10 분 못 기능 기판 (단원 4.2)을 sonicate.</li>
		<li>스핀 코트 1% wt. PGMA-b의 100 µ L로 sonicated 기판-15 1500 rpm에서 무수 클로 프롬에 PVDMA s.</li>
		<li>18 h에 대 한 진공에서 110 ° C에서 고분자 필름 anneal</li>
		<li>아세톤 또는 제거 physisorbed 폴리머 표면에 배경 영역에 존재 하는 10 분에 대 한 클로 프롬에 기판 sonicate</li>
		<li>추가 사용까지는 기판 진공 desiccator 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 사용자 정의 PGMA-b-PVDMA 마이크로-접촉 인쇄 (μCP)
<ol><li>PDMS 스탬프 제작<ol>
<li>표준 사진 평판 절차30에 따라 실리콘 마스터 조작. CVD 프로세스 (단원 4.1.2)를 사용 하 여 실리콘 마스터에 안티 접착제 TPS를 입금. 참고: 실리콘 몰드 다루어야 TPS, 사용 되 고 다시 적용 하는 사용 된 후 처음으로 5-10 시간.</li>
		<li>우표 (PDMS 전조 경화 에이전트 대량 비율 10:1)31의 제작을 위해 표준 소프트 리소 그래피 방법을 수행 합니다. 참고:이 연구에 사용 된 우표의 micropillar 배열 구성 (직경 5-50 µ m, 높이 = = 20 µ m).</li>
		<li>단일 스탬프를 잘라. Sonicating HCl (1 M), 아세톤에 5 분에서에서 10 분 뒤에 에탄올에 5 분 여 스탬프를 청소.</li>
		<li>대류 오븐 잔류 유기 용 매를 제거 하려면 20 분 동안 80 ° C에 우표를 건조.</li>
	</ol>
</li>
	<li>PGMA-b의 Microcontact 인쇄 실리콘 기판에-PVDMA<ol>
<li>PDMS 스탬프 CVD 프로세스 (단원 4.1.2)를 사용 하 여 표면에 예금 TPS. 참고: TPS 레이어 스탬프 표면에 폴리머의 결합을 방지 하기 위해 사용 됩니다. 참고: 접촉 각도 측정 그림 2 (인세트 A, B)에서 같이 TPS 흡착 후 우표의 특성을 사용할 수 있습니다.</li>
		<li>0.25-1의 농도에 무수 클로 프롬에 PGMA-b-PVDMA 폴리머 분해 %wt.</li>
		<li>3 분 위한 폴리머 솔루션의 5 mL에 우표를 잠수함.</li>
		<li>플라즈마는 PGMA 블록 (3.2 단원) 커플링에 대 한 깨끗 한 표면에 3 분에 대 한 2 × 2 cm 벌 거 벗은 실리콘 기판 청소.</li>
		<li>폴리머 솔루션에서 폴리머 코팅 우표를 꺼내. 참고: 우표 들은 아직 젖어 솔루션의 레이어 위에 존재 하는 동안 인쇄를 위해 사용 해야 합니다.</li>
		<li>실리콘 기판에 직접 체결된 우표를 붙이다.</li>
		<li>수동 드릴 프레스 스탠드 ( 테이블의 자료를 참조)를 사용 하 여 패턴 전송을 촉진을 실리콘 표면에 폴리머 코팅 스탬프를 누르면 (그림 3). 폴리머 솔루션에서 코팅된 우표 밖으로 복용 후 스탬프 (1-2 s) 이내 기판에 즉시 적용 됩니다. 참고: 모두 실리콘 PDMS 스탬프는 스탬프32균일 하지 않은 또는 높은 압력 PDMS 스탬프 변형을 최소화 하기 위해 양면 테이프 백업에 배치 될 수 있습니다.</li>
		<li>언론에 등각 접촉 폴리머 체결 스탬프와 1 분 사용 75 g/c m2(7.35 kPa)의 예상된 압력에 대 한 실리콘 기판 사이 적용 합니다.</li>
		<li>부드럽게 실리콘 표면에서 스탬프를 구분 합니다.</li>
		<li>18 h 110 ° C에서 진공 오븐에서 즉시 인쇄 실리콘 기판 anneal</li>
		<li>아세톤 또는 어떤 물리적으로 흡착 PGMA-b제거 하려면 10 분에 대 한 클로 프롬에 인쇄 된 실리콘 기판 sonicate N2-PVDMA을 다음.<ol>
<li>PGMA-b의 성공적인 전송 확인 (인쇄 단계) 후 PDMS 스탬프를 (어 닐 링 및 쥡니다 단계) 후 인쇄 실리콘 표면 특성 분석을 수행-PVDMA. 참고: 표면 profilometer와 감쇠 총 반사율 푸리에 변환 적외선 분광학 (ATR FTIR) 분석 인쇄 실리콘 기판 및 PDMS 스탬프를 각각 분석 하는 데 사용할 수 있습니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>특성까지 진공에서 기판은 desiccator 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig2.jpg"> 그림 2 : 치료 PDMS 스탬프 (상대 강도)에 대 한 ATR FTIR 측정. (A 삽입 된.) 벌 거 벗은 PDMS 스탬프 각도 측정을 문의 하십시오. (B 삽입) TPS에 대 한 접촉 각 측정 치료 PDMS 스탬프. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57562/57562fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig3.jpg"> 그림 3: 실리콘 기판에 PGMA-b-PVDMA 솔루션의 μCP에 대 한 설정. 절차 PGMA-b-PVDMA 폴리머 코팅 TPS 기능성된 PDMS 스탬프 (A) 수동 드릴 프레스, (B) 의 사용을 포함, (C)는 플라즈마 청소 2 × 2 cm 실리콘 기판, 및 (D) 양면 테이프.

저자는 공개 없다.

이 문서에서는 PGMA-b를 패턴화 하는 세 가지 방법을 제공-PVDMA, 각각의 장점과 단점의 그것의 집합. 파 릴 렌 이륙 메서드 블록 공동 고분자 마이크로 나노 해상도 패턴화 하는 다재 다능 한 방법 이며 다른 패터 닝 시스템33,,3435에서 증 착 마스크로 사용 되었습니다. 때문에 그것의 상대적으로 약한 표면 접착, 파 릴 렌 스?...

다양 하 고 정밀한 화학 및 생물 학적 표면 기능 제어에 대 한 제조 기술을 개발 하는 것은 다양 한 응용 프로그램, 다음 세대의 개발에 환경 오염 물질의 캡처에 대 한 바람직한 바이오 센서, 임 플 란 트, 그리고 조직 공학 장치1,2. 기능 고분자 표면 속성 "에서 접목" 또는 "을" 기술3접목을 통해 튜닝에 대 한 우수한 자료는. 이러한 접근은 단위체의 화학 기능 및 폴리머4,,56의 분자량에 따라 표면 반응성의 제어를 위한 수 있습니다. Azlactone 기반 고분자는 되었습니다 강렬 하 게 공부 하지 이러한 맥락에서 azlactone 그룹 빠르게 커플 반지 개통 반응은 다른 nucleophiles로. 주 아민, 알콜, thiols 및 그로 인하여 더 표면 기능화7,8에 대 한 다양 한 경로 제공 히드라 진 그룹 포함 됩니다. Azlactone 기반 폴리머 영화는 고용 되어 다른 환경 및 생물 학적 응용 프로그램 분석을 포함 하 여 캡처9,10, 셀 문화6,11및 안티 파울 링 / 안티-접착 코팅12. 많은 생물학 응용 프로그램에서 azlactone 폴리머 필름 마이크로 미터 길이 비늘에 나노에서 패턴화 바람직합니다 biomolecule 프레 젠 테이 션, 세포 상호 작용의 공간 제어를 용이 하 게 하거나 표면 상호 작용13, 변조 14,15,,1617,18. 따라서, 제조 방법 화학 기능19를 타협 하지 않고 높은 패턴 균일성과 잘 제어 필름 두께, 제공 하기 위해 개발 되어야 한다.
최근, Lokitz 그 외 여러분 은 PGMAb-PVDMA 블록 공중 합체 표면 반응성을 조작 할 수 있는 개발. 산화물 베어링 표면에 PGMA 블록 몇,20을그룹 azlactone의 표면 밀도 높고 가변을 생성 합니다. 중원소 인터페이스의 생성에 대 한이 고분자 패터 닝에 대 한 보고 방법 생성 비균일 폴리머 필름 배경 지역 잔여 오염 된 전통적인 하향식 사진 평판 접근을 사용 하는 이전 포토 레지스트 재료, 일반적인 화학 및 생물 학적 상호 작용21,,2223의 상부를 일으키는. 여기, 배경 영역을 passivate 하려고 azlactone 그룹, 폴리머 반응성 저하 cross-reaction을 발생 합니다. 이러한 제한 사항을 고려 하면 우리는 최근 브러쉬 패턴에 대 한 기술 개발 (~ 90 nm) 또는 PGMA-b영화의 높은 가교 화 (1 ~ 10 μ m) 완전 하 게 화학 물질을 유지 하는 방식으로 화학적 또는 생물학적으로 불활성 배경으로-PVDMA 폴리머24의 기능입니다. 이러한 방법을 제시 파 릴 렌 이륙, 인터페이스 감독 어셈블리 (IDA), 및 사용자 지정 microcontact 인쇄 (μCP) 기법을 이용 한다. 이러한 패터 닝 방법으로 중요 한 영화 characterizations와 도전과 각 기술와 관련 된 제한 사항에 대 한 매우 상세한 실험 방법은 여기 서 면 및 비디오 형식에 표시 됩니다.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Material&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ethanol, &amp;ge; 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459844</td><td>-</td></tr><tr><td>HCL, 1.019 N in H2O</td><td>Fluka Analytical</td><td>318949</td><td>-</td></tr><tr><td>Acetone, &amp;ge; 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320110</td><td>-</td></tr><tr><td>Benzene, &amp;ge; 99.9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270709</td><td>-</td></tr><tr><td>Isopropanol, ACS reagent, &amp;ge;99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>190764</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher Chemical</td><td>H292-4</td><td>-</td></tr><tr><td>Argon</td><td>Matheson Gas</td><td>G1901175</td><td>-</td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran (THF), &amp;ge; 99.9%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757</td><td>-</td></tr><tr><td>Pluronic F-127</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2443</td><td>-</td></tr><tr><td>Polydimethyl Siloxane (PDMS) Slygard 184</td><td>Dow Corning</td><td>4019862</td><td>-</td></tr><tr><td>Trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS), 97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448931</td><td>It is toxic. Work with it under hood</td></tr><tr><td>Anhydrous Chloroform, &amp;ge; 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372978</td><td>-</td></tr><tr><td>Positive Photoresist AZ1512</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ 1512</td><td>amber-red liquid, density 1.083 g/cm3, spin coating step should be done under the hood</td></tr><tr><td>Developer AZ 300 MIF</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ300 MIF</td><td>clear colourless liquid with slight amine odor and density of 1 g/cm3</td></tr><tr><td>1,2-Vinyl-4,4- dimethyl azlactone (VDMA)</td><td>Isochem North America, LLC</td><td>VDMA</td><td>-</td></tr><tr><td>2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate (CPDT)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>723037</td><td>-</td></tr><tr><td>2,2&amp;prime;-Azobis (4methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile) (V-70)</td><td>Wako Specialty Chemicals</td><td>CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8</td><td>-</td></tr><tr><td>Parylene N</td><td>Specialty Coating Systems</td><td>15B10004</td><td>-</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parylene Coater</td><td>Specialty Coating Systems</td><td>SCS Labcoater (PDS 2010)</td><td>-</td></tr><tr><td>Mask alignment system</td><td>Neutronix Quintel</td><td>NXQ8000</td><td>-</td></tr><tr><td>Oxygen Plasma Etcher</td><td>Oxford Instruments</td><td>Plasma Lab System 100</td><td>-</td></tr><tr><td>Surface Profilometer</td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td>Scan type was standard hill. Scan duration and force were 120 s and 1 mg, respectively.</td></tr><tr><td>Brightfield Upright Microscope</td><td>Olympus Corporation</td><td>BX51</td><td>-</td></tr><tr><td>Oxygen Plasma&amp;nbsp; Cleaner</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-001-HP</td><td>-</td></tr><tr><td>Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR)</td><td>Perkin Elmer</td><td>ATR-FTIR 100</td><td>-</td></tr><tr><td>Atomic Force Microscopy (AFM)</td><td>PicoPlus</td><td>Picoplus atomic force microscope</td><td>Veeco MLCT-E cantilevers with a 0.5 N/m spring constant. Scan speeds varied between 0.25 and 1 Hz.</td></tr><tr><td>Scanning Electron Microscopy (SEM)</td><td>Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japan</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Rotary Tool Workstation</td><td>Dremel</td><td>Model 220-01</td><td>-</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Smart Coater</td><td>SC100</td><td>-</td></tr><tr><td>Vacuum Oven</td><td>Yamato Scientific Co.</td><td>PCD-C6(5)000)</td><td>-</td></tr><tr><td>Size Exclusion Chromatography (SEC)</td><td>Waters Alliance 2695 Separations Module</td><td>720004547EN</td><td>-</td></tr><tr><td>Refractive Index (RI) detector</td><td>Waters</td><td>Model 2414</td><td>-</td></tr><tr><td>Photodiode Array Detector</td><td>Waters</td><td>Model 2996, 716001286</td><td>-</td></tr><tr><td>Multi-angle Light Scattering (MALS) Detector</td><td>Wyatt Technology</td><td>miniDAWN TREOS II</td><td>-</td></tr><tr><td>Viscometer</td><td>Wyatt Technology</td><td>Viscostar</td><td>-</td></tr><tr><td>PLgel 5 &amp;micro;m mixed-C columns (300 x 7.5 mm)</td><td>Agilent</td><td>5 &amp;micro;m mixed-C columns</td><td>-</td></tr><tr><td>Ellipsometer</td><td>J. A. Woollam</td><td>alpha-SE</td><td>Cauchy model, PGMA and PVDMA layers had refractive indices of 1.50 and 1.52 at 632 nm</td></tr><tr><td>Ultrasonic Sonicator</td><td>Fischer Scientific</td><td>FS-110H</td><td>-</td></tr></tbody></table>

fabricating reactive surfaces with brush-like and crosslinked films of azlactone-functionalized block co-polymers

이 논문에서는, azlactone 기반 블록 공동 폴리머, 폴 리 (glycidyl 메타 크리 레이트)를 사용 하 여 새로운 서피스를 생성 하는 제조 방법-블록-폴 리 (비닐 디 메 틸 azlactone) (PGMA-b-PVDMA), 표시 됩니다. 아민, thiol, 및 수 산 기 그룹 azlactone 그룹의 높은 반응성 때문에 PGMA-b-PVDMA 표면 응용 프로그램의 다양 한 화학적 또는 생물학적 기능성된 인터페이스를 만들려고 보조 분자와 수정할 수 있습니다. 꽃무늬 PGMA-b-PVDMA 인터페이스의 이전 보고서는 비균일 영화와 제대로 제어 배경 화학 생성 하는 전통적인 하향식 패턴 기술을 사용 하 고 있다. 여기, 우리는 정확한 증 착 필름의 높은 균일 PGMA-b-PVDMA 배경 화학적 비활성 또는 biomolecule 혐오 감을 속성에에서 사용할 수 있는 사용자 지정된 패턴 기법을 설명 합니다. 중요 한 것은, 이러한 메서드는 예금 PGMA-b-PVDMA 영화 완전히 각 처리 단계를 통해 azlactone 기능을 보존 하는 방식으로 설계 되었습니다. 꽃무늬 영화 보기 고분자 브러쉬에 해당 하는 잘 제어 두께 (~ 90 nm) 또는 높은 가교 된 구조 (1 ~ 10 μ m). 브러쉬 패턴 파 릴 렌 이륙을 사용 하 여 생성 됩니다 또는 인터페이스 조립 방법 설명 그리고 전반적인 화학 표면 반응성의 정확한 변조 하는 데 유용 어느 PGMA-b-PVDMA 패턴 밀도 조정 하 여 지시 또는 VDMA 블록의 길이입니다. 반면, 두께, 가교 화 PGMA-b-PVDMA 패턴 사용자 지정된 마이크로-접촉 인쇄 기술을 사용 하 여 얻을 수 있습니다 그리고 높은 로드의 장점은 볼륨 비율에 더 높은 표면적 때문에 보조 재료의 캡처를 제공 합니다. 자세한 실험 단계, 중요 한 영화 characterizations, 및 각 제조 방법에 대 한 문제 해결 지침을 설명 합니다.

접촉 각 측정은 PGMA-b-PVDMA와 실리콘의 기능화를 평가 하기 위해 사용할 수 있습니다. 그림 1 은 다른 처리 단계 동안 실리콘 기판의 접촉 각을 보여준다. 청소 하는 플라즈마 실리콘 기판의 친수성 동작 그림 1B에서 표시 됩니다. 접촉 각 폴리머 스핀 코팅 및 어 닐 링은 75 ° ± 1 ° 후(그림 1C)...

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Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

나노미터 두께 브러쉬 또는 미크론 두께의 패턴된 증 착, 가교 된 영화는 azlactone 블록 공동 폴리머의 표면 제작 방법 보고 됩니다. 중요 한 실험 단계, 대표 결과 및 각 메서드의 제한 사항을 설명 합니다. 이러한 메서드는 맞춤형 물리적 기능과 가변 표면 반응성 기능 인터페이스를 만들기 위한 유용 합니다.

브러쉬 모양의 반응 표면 날조 및 Azlactone 기능성된 블록 공동 고분자의 가교 된 영화

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

fabricating-reactive-surfaces-with-brush-like-crosslinked-films

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

8.2K 조회수.  Kansas State University. 나노미터 두께 브러쉬 또는 미크론 두께의 패턴된 증 착, 가교 된 영화는 azlactone 블록 공동 폴리머의 표면 제작 방법 보고 됩니다. 중요 한 실험 단계, 대표 결과 및 각 메서드의 제한 사항을 설명 합니다. 이러한 메서드는 맞춤형 물리적 기능과 가변 표면 반응성 기능 인터페이스를 만들기 위한 유용 합니다.

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Synthesis of Programmable Main-chain Liquid-crystalline Elastomers Using a Two-stage Thiol-acrylate Reaction

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline elastomers (LCEs) with facile control over network structure and programming of an aligned monodomain. Tailored LCE networks were synthesized using routine mixing of commercially available starting materials and pouring monomer solutions into molds to cure. An initial polydomain LCE network is formed via a self-limiting thiol-acrylate Michael-addition reaction. Strain-to-failure and glass transition behavior were investigated as a function of crosslinking monomer, pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate) (PETMP). An example non-stoichiometric system of 15 mol% PETMP thiol groups and an excess of 15 mol% acrylate groups was used to demonstrate the robust nature of the material. The LCE formed an aligned and transparent monodomain when stretched, with a maximum failure strain over 600%. Stretched LCE samples were able to demonstrate both stress-driven thermal actuation when held under a constant bias stress or the shape-memory effect when stretched and unloaded. A permanently programmed monodomain was achieved via a second-stage photopolymerization reaction of the excess acrylate groups when the sample was in the stretched state. LCE samples were photo-cured and programmed at 100%, 200%, 300%, and 400% strain, with all samples demonstrating over 90% shape fixity when unloaded. The magnitude of total stress-free actuation increased from 35% to 115% with increased programming strain. Overall, the two-stage TAMAP methodology is presented as a powerful tool to prepare main-chain LCE systems and explore structure-property-performance relationships in these fascinating stimuli-sensitive materials.

A novel methodology is presented to synthesize and program main-chain liquid-crystalline elastomers using commercially available starting monomers. A wide range of thermomechanical properties was tailored by adjusting the amount of crosslinker, while the actuation performance was dependent on the amount of applied strain during programming.

이단 티올 레이트 반응을 이용하여 프로그래밍 주쇄 액정 엘라스토머의 합성

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline ...

연구

화학

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins with the synthesis of a hydrophilic poly(oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate) (POEGMA) homopolymer using reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization. Under mild visible light irradiation (&#955; = 460 nm, 0.7 mW/cm2), this macro-chain transfer agent (macro-CTA) in the presence of a ruthenium based photoredox catalyst, Ru(bpy)3Cl2 can be chain extended with a second monomer to form a well-defined block copolymer in a process known as Photoinduced Electron Transfer RAFT (PET-RAFT). When PET-RAFT is used to chain extend POEGMA with benzyl methacrylate (BzMA) in ethanol (EtOH), polymeric nanoparticles with different morphologies are formed in situ according to a polymerization-induced self-assembly (PISA) mechanism. Self-assembly into nanoparticles presenting POEGMA chains at the corona and poly(benzyl methacrylate) (PBzMA) chains in the core occurs in situ due to the growing insolubility of the PBzMA block in ethanol. Interestingly, the formation of highly pure worm-like micelles can be readily monitored by observing the onset of a highly viscous gel in situ due to nanoparticle entanglements occurring during the polymerization. This process thereby allows for a more reproducible synthesis of worm-like micelles simply by monitoring the solution viscosity during the course of the polymerization. In addition, the light stimulus can be intermittently applied in an ON/OFF manner demonstrating temporal control over the nanoparticle morphology.

This article describes a process for producing polymeric self-assembled nanoparticles using visible light mediated dispersion polymerization. Using low energy visible light to control the polymerization allows for the reproducible formation of self-assembled worm-like micelles at high solids content.

Photoredox 촉매를 사용하여 가시 광선 중재 분산 중합에 의해 웜 형상 미셀 손쉬운 합성

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.

임의 기판에 활용 된 고분자 필름의 반응성 증 착

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing (R-&#181;CP) and Sequential Nucleophilic Substitution

In tissue engineering, it is desirable to exhibit spatial control of tissue morphology and cell fate in culture on the micron scale. Culture substrates presenting grafted poly(ethylene glycol) (PEG) brushes can be used to achieve this task by creating microscale, non-fouling and cell adhesion resistant regions as well as regions where cells participate in biospecific interactions with covalently tethered ligands. To engineer complex tissues using such substrates, it will be necessary to sequentially pattern multiple PEG brushes functionalized to confer differential bioactivities and aligned in microscale orientations that mimic in vivo niches. Microcontact printing (&#956;CP) is a versatile technique to pattern such grafted PEG brushes, but manual &#956;CP cannot be performed with microscale precision. Thus, we combined advanced robotics with soft-lithography techniques and emerging surface chemistry reactions to develop a robotic microcontact printing (R-&#956;CP)-assisted method for fabricating culture substrates with complex, microscale, and highly ordered patterns of PEG brushes presenting orthogonal &#8216;click&#8217; chemistries. Here, we describe in detail the workflow to manufacture such substrates.

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing R- &#181;CP and Sequential Nucleophilic Substitution

Cell culture substrates functionalized with microscale patterns of biological ligands have immense utility in the field of tissue engineering. Here, we demonstrate the versatile and automated manufacture of tissue culture substrates with multiple, micropatterned poly(ethylene glycol) brushes presenting orthogonal chemistries that enable spatially precise and site-specific immobilization of biological ligands.

로봇 미세 접촉 인쇄 (R-μCP)를 사용하여 복합 문화 기판 및 순차 친 핵성 치환 제조

In tissue engineering, it is desirable to exhibit spatial control of tissue morphology and cell fate in culture on the micron scale. Culture substrates ...

생체공학

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing challenge in the field is the fabrication of hybrid micro-nano structures using a facile, cost-effective, and high-throughput method. To overcome these challenges, this paper proposes a protocol to fabricate multiscale structures using only an imprint process with an anodic aluminum oxide (AAO) filter and an evaporative self-aggregation process of nanofibers. Unlike previous attempts that have aimed to straighten nanofibers, we demonstrate a unique fabrication method for multiscale aggregated nanofibers with high aspect ratios. Furthermore, the surface morphology and wettability of these structures on various liquids were investigated to facilitate their use in multifunctional surfaces.

Presented is an easy method to fabricate nano-micro multiscale structures, for functional surfaces, by aggregating nanofibers fabricated using an anodic aluminum oxide filter.

기능성 표면에 찍힌된 Nanofibers 여 집계 multiscale 구조

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

공학

Preparation of Poly(pentafluorophenyl acrylate) Functionalized SiO2 Beads for Protein Purification

We demonstrate a simple method to prepare poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads for antibody immobilization and subsequent immunoprecipitation (IP) application. The poly(PFPA) grafted surface is prepared via a simple two-step process. In the first step, 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) is deposited as a linker molecule onto the silica surface. In the second step, poly(PFPA) homopolymer, synthesized via the reversible addition and fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization, is grafted to the linker molecule through the exchange reaction between the pentafluorophenyl (PFP) units on the polymer and the amine groups on APTMS. The deposition of APTMS and poly(PFPA) on the silica particles are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), as well as monitored by the particle size change measured via dynamic light scattering (DLS). To improve the surface hydrophilicity of the beads, partial substitution of poly(PFPA) with amine-functionalized poly(ethylene glycol) (amino-PEG) is also performed. The PEG-substituted poly(PFPA) grafted silica beads are then immobilized with antibodies for IP application. For demonstration, an antibody against protein kinase RNA-activated (PKR) is employed, and IP efficiency is determined by Western blotting. The analysis results show that the antibody immobilized beads can indeed be used to enrich PKR while non-specific protein interactions are minimal.

Preparation of Polypentafluorophenyl acrylate Functionalized SiO2 Beads for Protein Purification

A protocol for the preparation of poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads is presented. The poly(PFPA) functionalized surface is then immobilized with antibodies and used successfully for the protein separation through immunoprecipitation.

단백질 정화에 대 한 Poly(pentafluorophenyl acrylate) 기능성 SiO2 구슬의 준비

We demonstrate a simple method to prepare poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads for antibody immobilization and subsequent ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 초 소수성 고분자 재료를 제조

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Synthesis of Monodisperse Cylindrical Nanoparticles via Crystallization-driven Self-assembly of Biodegradable Block Copolymers

The production of monodisperse cylindrical micelles is a significant challenge in polymer chemistry. Most cylindrical constructs formed from diblock copolymers are produced by one of three techniques: thin film rehydration, solvent switching or polymerization-induced self-assembly, and produce only flexible, polydisperse cylinders. Crystallization-driven self-assembly (CDSA) is a method which can produce cylinders with these properties, by stabilizing structures of a lower curvature due to the formation of a crystalline core. However, the living polymerization techniques by which most core-forming blocks are formed are not trivial processes and the CDSA process may yield unsatisfactory results if carried out incorrectly. Here, the synthesis of cylindrical nanoparticles from simple reagents is shown. The drying and purification of reagents prior to a ring-opening polymerization of &#949;-caprolactone catalyzed by diphenyl phosphate is described. This polymer is then chain extended by methyl methacrylate (MMA) followed by N,N-dimethyl acrylamide (DMA) using reversible addition&#8722;fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization, affording a triblock copolymer that can undergo CDSA in ethanol. The living CDSA process is outlined, the results of which yield cylindrical nanoparticles up to 500 nm in length and a length dispersity as low as 1.05. It is anticipated that these protocols will allow others to produce cylindrical nanostructures and elevate the field of CDSA in the future.

Crystallization-driven self-assembly (CDSA) displays the unique ability to fabricate cylindrical nanostructures of narrow length distributions. The organocatalyzed ring-opening polymerization of &#949;-caprolactone and subsequent chain extensions of methyl methacrylate and N,N-dimethyl acrylamide are demonstrated. A living CDSA protocol that produces monodisperse cylinders up to 500 nm in length is outlined.

생분해성 블록 공합체의 결정화 구동 자가 조립을 통해 단분산 원통형 나노 입자의 합성

The production of monodisperse cylindrical micelles is a significant challenge in polymer chemistry. Most cylindrical constructs formed from diblock ...

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the Langmuir-Schaefer method. Amphiphilic block copolymers composed of polystyrene and PIPAAm (St-IPAAms) were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization. A chloroform solution of St-IPAAm molecules was gently dropped into a Langmuir-trough apparatus, and both barriers of the apparatus were moved horizontally to compress the film to regulate its density. Then, the St-IPAAm Langmuir film was horizontally transferred onto a hydrophobically modified glass substrate by a surface-fixed device. Atomic force microscopy images clearly revealed nanoscale sea-island structures on the surface. The strength, rate, and quality of cell adhesion and detachment on the prepared surface were modulated by changes in temperature across the lower critical solution temperature range of PIPAAm molecules. In addition, a two-dimensional cell structure (cell sheet) was successfully recovered on the optimized surfaces. These unique PIPAAm surfaces may be useful for controlling the strength of cell adhesion and detachment.

Nanoscaled sea-island surfaces composed of thermoresponsive block copolymers were fabricated by the Langmuir-Schaefer method for controlling spontaneous cell adhesion and detachment. Both the preparation of the surface and the adhesion and detachment of cells on the surface were visualized.

조직 공학 Thermoresponsive 나노 구조 표면의 제조

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), their ultimate clinical use has been hampered by the lack of biologically-relevant degradation observed for most smart materials. This is particularly true for temperature-responsive hydrogels, which are almost uniformly based on polymers that are functionally non-degradable (e.g., poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) or poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA)). As such, to effectively translate the potential of thermoresponsive hydrogels to the challenges of remote-controlled or metabolism-regulated drug delivery, cell scaffolds with tunable cell-material interactions, theranostic materials with the potential for both imaging and drug delivery, and other such applications, a method is required to render the hydrogels (if not fully degradable) at least capable of renal clearance following the required lifetime of the material. To that end, this protocol describes the preparation of hydrolytically-degradable hydrazone-crosslinked hydrogels on multiple length scales based on the reaction between hydrazide and aldehyde-functionalized PNIPAM or POEGMA oligomers with molecular weights below the renal filtration limit. Specifically, methods to fabricate degradable thermoresponsive bulk hydrogels (using a double barrel syringe technique), hydrogel particles (on both the microscale through the use of a microfluidics platform facilitating simultaneous mixing and emulsification of the precursor polymers and the nanoscale through the use of a thermally-driven self-assembly and cross-linking method), and hydrogel nanofibers (using a reactive electrospinning strategy) are described. In each case, hydrogels with temperature-responsive properties similar to those achieved via conventional free radical cross-linking processes can be achieved, but the hydrazone cross-linked network can be degraded over time to re-form the oligomeric precursor polymers and enable clearance. As such, we anticipate these methods (which may be generically applied to any synthetic water-soluble polymer, not just smart materials) will enable easier translation of synthetic smart materials to clinical applications.

Protocols are described for the fabrication of degradable thermoresponsive hydrogels based on hydrazone cross-linking of polymeric oligomers on the bulk scale, microscale, and nanoscale, the latter for preparation of both gel nanoparticles and nanofibers.

자기 조립, 분해 Thermoresponsive Hydrogels 반응 압출, 마이크로, 통해 여러 길이 가늠 자에를 조작 하 고 전기

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...