Tekniken är initierad av G Whitesides, dela ut material, från Harvard

Transkript

1 1

2 Tekniken är initierad av G Whitesides, dela ut material, från Harvard 2

3 3

4 Vad lärde vi oss i förra lektionen, hur man överför ett mönster till ett templat som senare kan användas till att gjuta av polymerer på 4

5 ucp, fungerar som en vanlig stämpel, dvs föra över material från stämpeldyna till det man ska stämpla REM Gjut av ett templat, skillnaden från tidigare är att templatet är ickemetalliskt, både templat och mold är polymerer utm fyll kaviteter med pre-polymer, flytta till substrat och härda, lyft av formen Alla metoder innebär att gummistämpeln/templatet kan återanvändas 5

6 MIMIC, placera stämpeln/templatet på substrat, sug in lättflytande polymer i kappilärer, låt härda och ta bort stämpel SAMIM Använda lösningsmedel som kommer att lösa upp polymeren Finns en mängd varianter på temat 6

7 Hur gör man såna stämplar- vanligast förekommande materialet är PDMS. Två komponent system, härdar. Polymer + korsänkare osm i närvaro av katalyst (vanligen Pt) bildar ett nätverk. Finns olika kommersiella namn på detta, en vanlig är Sylgard 184 från Dow. 7

8 Bara fördelar Biokompatibelt Inert men går att modifiera, Stabil men sväller Elastisk kräver ej plana ytor mm, men deformeras Transparent för ljus ned i UV området excellent för bla mikroskop, fluorescens 8

9 Visa video making devices. Härdning, ÖN i RT, ju varmare desto kortare tid 9

10 Begränsning, pairing, dvs vid höga och smala strukturer, gör bredare strukturer Sagging, väldigt breda strukurer kollapsar, lösning, gör fler eller längre stödben Krympning, materialet krymper något, blir mindre än det avgjutna. Gör större templat 10

11 Vanligen behöver vi inte gå omvägen via en metallisering, då PDMS är gummiartad vid sliter det inte så hårt på templatet, gjut av direkt mot fotoresisten. Ofta SU-8, negativ resist. Men ädven andra möjliga. Risk att PDMS fastnar på templatet, Ofta finns ju kisel under och då PDMS är en kiselbaserad polymer finns stor risk för interaktion. Lösning belägg med teflon, Al eller silanisera 11

12 Bläcket, sugs ju än upp mellan stämpeldynorna, tryck itne för hårt. Ifallet ovan förs thioler över som skyddar guldlagret som kan etsas bort. På thiolerna kan man sedan bygga vidare 12

13 TACK Vare att PDMS är flexibelt så är ytfinheten inte så kinkig. Man kan skapa väldigt små (sub-mikrometer) mönster, th olika mönster av olika SAMS 13

14 ucp roll to toll. Om man vill använda ucp lite mer storskaligt kan man montera upp stämpeln på en rulle 14

15 Affinity, antikropp på stämpel Bind in AK kovalent till stämpel (silankemi) AK fiskar upp antigen ur lösnings Stämpla, vid koformal kontakt släpper antigen från AK och antigen blir sittande på ytan (i mönster), AK bibehålls, kolla krafter (Fbind<Fadher<Fchem 15

16 Främst D, man har alltså stämplat en yta med AK-protein vilket har till lett till att nervcellerna har vuxit ut där adhesionsmolekylen finns. Möjlighet att styra neuroner, intressant bla för att kunna skapa artificiella neurala kopplinar euron-glia cell adhesion molecule NGCAM, fiskat ut mha AK, därefter stämplat ut det 16

17 Vid ucp försämras stämpligen vartefter 17

18 REM, för över mönstret från templat till en anan polymer, varör inte direkt? Mindre slitage på dyr master (PDMS kan återanvändas), samt svåret att gjuta av alla polymerer direkt, i detta fallet Polyuretan som är ganska hård, dvs svårt att lossna från hårt templat. Typ Norland 71, kan användas på labben 18

19 19

20 Kräver att polymeren är mycket lättflytande, inte härdar alltför snabbt 20

21 Kappiläreffekten gör att man kan göra riktigt små submikrometersstrukturer, gäller dock att fylla hela vägen. Mer om det på mikrofluidik. Dock är det viktigt att det man vill få in i kappilärerna passar med kappilärerna material, tex svårt att få in vatten i en hydrofob struktur och vice versa 21

22 Kappilärdrivna processer Ni kom ihåg att det fanns metod att skapa mönster mha PDMS-stämplar, rita upp mimic på tavlan deltag=gibbs fria enegri X = diametern på kappilären Deltaz, vätskelängden gammalv ytenergin i vätske-luftgränssnittet Phi och phi prim är kontaktvinklarna för vätksan mot 1) väggarna och prim mot golvet, samma material =4 cos O Dvs håll O mellan 0 och 90 gradet, cos=positivt = deltag=negativt=spontan process For any value of Ө and Ө between 0 and 90 the liquid fills the capillary. Non filling example: is water using the PDMS mold and a hydrophobic SAM (-CH3 terminated) on gold (Ө=105 Ө= 112 ) Lösning: add surfactant or an organic solvent such as ethanol (5% is sufficient) to the water. 22

23 Små tredimensionella strukturer möjliga, tack vara dubbelsidig mönstring, PDM i mitten 23

24 Behöver inte vara höga strukturer, kan vara ett sätt få in material på ett mönstrat sätt, Silver deponeras i kanalerna och vattnet tas bort, ex från vårt eget lab 24

25 Lösningsmedlet ligger mellan strukturerna 25

26 PDMS sväller något. Här fylld med lösningsmedel 26

27 27

28 Använd hårdare material, ger bättre upplösning 28

29 29

30 Gjuta i agaros 30

31 31

32 Går snabbt att skapa sig strukturer, enkel fotolotgrafi med plast OH-film som mask (OK upplösning) ger templat som man kan gjuta av inom 24 h. jfr rapid prototyping video 32

33 Ingen ytfinhet direkt, framförallt i svängar 33

34 Ytan är inert men stor risk att proteiner kläggar fast på ytan (visa hydrofilt protein med hydrofobt innanmäte vecklar upp sig), Ingen 100% härdning, finns mängder av monomerer kvar (finns där av en anledning, fungerar som mjukgörare), rör sig och läcker ut Lämpar sig nog inte för massproduktion 34

35 35

36 En stor fördel med PDMS är att det lätt går att bonda. Då den tillhör kiselfamiljen kan man på ett liknande sätt som Si-Si kunde bilda en bra bond så kan man bonda ihop PDMS med de flesta material. Skapa en Si-OH på ytan och för ihop med si-o2 etc skapas spontant en mycket stark bond (kovalent). Staark, tex med en annan PDMS bit försöker man riva loss den går materialet, inte bondfogen sönder. Tack vare dess mjukhet är den dessutom inte så känslig för damm och strukturer Sätter man materialet i spännmot något hårt så fungerar det som ett packning, så länge tryck sitter det kvar, te x flödessystemet till biacoren, 36

37 Nervceller som rör sig på mönstrad PDMS yta. Ytan är belagd med fibronektin (ett protein), verkar som de gillar att röra sig längs dikena. 37

38 Genom att tillsätta mindre härdare kan man få ett än mjukare PDMS vilket har visat sig kunna påverka celldifferentieringen. Kanske svårt att se men till vänster har vi den vanliga dellkultursplattan av polystyren och sedan i ordning allt mjukare PDMS, ser vi att te cellerna mår bra på mjukt material. Åter en möjlighet att styra celldifferentiéring, bl a det projekt jag jobbar med att titta på khur man kan förbättra livsbetingelserna för cellerna. 38

39 Beskriv silaniseringsprocessen En stor fördel med PDMS är att trots att ytan är inert går den lätt att modifiera. Plasmabehandling av ytan oxiderar SI-CH3 (rita) -> Si OH, reaktiv grupp kan man använda silankemi R-Si-CL3, eller R-Si-OH skapar siloxanbindningar Vanliga R- amin, APTES aminotriethoxyylsilan, bra när man vill binda in proteiner (te x via glutaraldehyd O=CH-CH2-CH2-CH2-CH=O till heparin) 39

40 40

41 41

42 So could this contamination be used? Yes if a patterned PDMS stamp is brought into contact with a substrate it leaves A pattern with different surface energy and changes in its wetabllity 42

43 Använd lagret för att bygga på nästa lager osv 43

44 By incubating a solution of for example proteins or CPE and after a certain time removing the surplus A pattern of the molecule are achived Her you see adsorbed antibodies to the left, the pattern have a pitch of 1,67µm To the right is one of our CPE adsorbed to the contacted areas 44

45 So by incubate with a solution of primary Antibodies in buffer on a PDMS residual patterned hydrophilic substrate And removing the surpluse 45

46 And incubate the chip with a complementary antigen 46

47 Blocking the free space with BSA 47

48 we hope to se antibodies adsorbed to specific parts on the chip followed by specific binding of antigen The antibodies is labelled with a blue dye and the antigens with a red dye 48

49 And as can bee seen in the fluorescence microscope picture are the blue labelled primary antibodies adsorbed to the contacted, hydrophobic parts of the chip And after incubation with a complementary antigen, we can se binding to the antibodies A green labelled non complementary antigen gives no detectable pattern, 49

50 50

51 PDMS lämpar sig utmärkt för att skapa små flödessystem 51

52 52