AT513420A2

AT513420A2 - Verfahren zum Ausbilden von Polysaccharidstrukturen

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Publication number: AT513420A2
Application number: AT80202013A
Authority: AT
Original assignee: Stana Kleinschek
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-04-15

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ausbildung von Polysaccharidstrukturen, bei welchem ein in organischen Lösungsmitteln gelöstes Polysaccharidderivat auf einen Träger aufgebracht wird und nach einem Entfernen des Lösungsmittels eine gebildete Schicht durch Aussetzen an Dampf oder Lösung einer ionischen Substanz zu Polysaccharid regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem organischen Lösungsmittel gelöste Polysaccharidderivat durch Spin-Coating, Inkjet-Druck, Siebdruck oder ein Rakelverfahren wenigstens einmal auf zumindest Teilbereiche des Trägers aufgebracht wird, dass wenigstens Teilbereiche der gebildeten Schicht aus einem Polysaccharidderivat durch Aussetzen an ein Regenerationsmedium, gewählt aus Wasserdampf oder HCI-Dampf, HCl Lösungen oder polaren Lösungsmitteln, bevorzugt Wasser, regeneriert werden und dass entweder das regenerierte Polysaccharid oder das nicht regenerierte Polysaccharidderivat einem weiteren Bearbeitungsschritt gewählt aus einem wenigstens teilweisen Entfernen des regenerierten Polysaccharids, einem wenigstens teilweisen Entfernen des nicht regenerierten Polysaccharidderivats oder einem neuerlichen Aufbringen des gelösten Polysaccharidderivats unterworfen wird.

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung von Polysaccharidstrukturen, bei welchem ein in organischen Lösungsmitteln gelöstes Polysaccharidderivat auf einen Träger aufgebracht wird und nach einem Entfernen des Lösungsmittels eine ge-, bildete Schicht durch Aussetzen an Dampf oder Lösung einer ionischen Substanz zu einem Polysaccharid regeneriert wird,

Cellulose ist das am weitesten verbreitete Biopolymer, da es Bestandteil der Zellwände von Pflanzen ist. Sie zeigt vor allem bemerkenswerte mechanische Eigenschaften, ist stabil unter Umgebungsbedingungen und zeigt ebenso wie viele ihrer Derivate eine exzellente Biokompatibilität. Aus diesem Grund gewinnt Cellulose eine immer größere Bedeutung in z.B. biotechnologischen Anwendungen, wie als Chromatographiemedien, als Materialien für die Bioabbildung aber auch die Ausbildung von biologisch bzw. physiologisch einsetzbaren Cellulosestrukturen wurde in letzter Zeit versucht.

So wurden beispielsweise dünne sehr stabile Polysaccharidschichten bzw. -filme auf transparenten Trägern abgeschieden, indem in organischen Lösungsmitteln lösliche Polysaccharidderivate auf die Träger aufgebracht wurden und nachfolgend die Polysaccharidderivate durch Regeneration mit flüssigem oder dampfförmigem Chlorwasserstoff oder HCl Lösungen oder polaren Lösungsmittel, bevorzugt Wasser wiederum in Polysaccharid überführt wurden. Nachteilig an einem derartigen Beschichtungsverfahren ist, dass es bis dato nicht gelungen ist mit diesem ausreichend große Schichtdicken zur Verfügung zu stellen, welche für die Ausbildung von beispielsweise Trennmembranen oder dgl. erforderlich sind. Überdies müssen für viele der gewünschten Anwendungen, wie die Ausbildung von Mikroschaltungen, Mikroimplantate, Wellenleiter oder dgl. einmal ausgebildete dünne Filme bzw. Schichten einem weiteren Strukturieren bzw. „Patterning-Schritt“ unterworfen werden, welche strukturgebenden Behandlungen bis dato nicht möglich erschienen.

Es existieren verschiedenste Verfahren zur Ausbildung von Mikrostrukturen in dünnen Filmen, wie z.B. die auf Soft-Lithographie basierenden Struktur gebende Techniken, bei welchen Strukturen bzw. Oberflächenstrukturen unter Verwendung von weichen, elastomeren Stempeln auf dünne Schichten übertragen werden.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Ausbildung von Strukturen in z.B. dünnen Proteinfilmen ist das biokatalytische reduktive Strukturieren derartiger Schichten bzw. Filme, bei welchem Enzyme auf Stempeln immobilisiert werden und diesen nachfolgend in Kontakt mit den dünnen Filmen gebracht werden, wodurch in den kontaktierten Bereichen die Proteinschichten gespalten werden und die Spaltungsprodukte frei abdiffundieren können. Mit einem derartigen Verfahren konnten ausgehend von Polysaccharidderivaten bis dato weder komplizierte Strukturen und insbesondere dreidimensionale Strukturen ausgebildet werden, noch ausreichende Schichtdicken erreicht und bearbeitet werden. Bisher wurde nicht beschrieben, dass Polysaccharidfilme durch selektive Lösung oder Abbau des nicht regenerierten Polysaccharidderi- vats oder durch enzymatischen Abbau oder Lösung des regenerierten Polysaccharids zweidimensional oder nach mehrmaligem Schichtaufbau dreidimensional aufgebaut und strukturiert werden können.

Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem es einerseits gelingt die Schichtdicke von Polysaccharidschichten gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich zu erhöhen und mit welchem es andererseits gelingt, die gebildeten Schichten beliebig zu strukturieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das in einem organischen Lösungsmittel gelöste Polysaccharidderivat durch Spin-Coating, Inkjet-Druck, Siebdruck oder ein Rakelverfahren wenigstens einmal auf zumindest Teilbereiche des Trägers aufgebracht wird, dass wenigstens Teilbereiche der gebildeten Schicht aus einem Polysaccharidderivat durch Aussetzen an ein Regenerationsmedium, gewählt aus Wasserdampf oder HCI-Dampf, HCl Lösungen oder polare Lösungsmittel, bevorzugt Wasser regeneriert werden und dass entweder das regenerierte Polysaccharid oder das nicht regenerierte derivatisierte Polysaccharid einem weiteren Bearbeitungsschritt gewählt aus einem wenigstens teilweisen Entfernen des regenerierten Polysaccharids, einem wenigstens teitweisen Entfernen des nicht regenerierten Polysaccharidderivats oder einem neuerlichen Aufbringen des gelösten Polysaccharidderivats unterworfen wird. Dadurch, dass das in einem organischen Lösungsmittel gelöste Polysaccharidderivat durch Spin-Coating, Inkjet-Druck, Siebdruck oder ein Rakelverfahren wenigstens einmal auf zumindest Teilbereiche des Trägers aufgebracht wird, gelingt es die Ausgangsmaterialien präzise die gewünschten Bereichen bzw. auf der gewünschten Fläche des Trägers aufzubringen und indem das Aufbringen auch mehrmals hintereinander ausgeführt werden kann gelingt es weiterhin die Dicke einer gebildeten Grundschicht so weit zu erhöhen, dass bereits nach der Regeneration eine deutlich größere Schichtdicke einer regenerierten Polysaccharidschicht im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erreicht wird. Indem weiterhin entweder das regenerierte Polysaccharid oder das nicht regenerierte Polysaccharidderivat einem weiteren Bearbeitungsschritt gewählt aus einem wenigstens teilweisen Entfernen des regenerierten Polysaccharids, einem wenigstens teitweisen Entfernen des nicht regenerierten Polysaccharidderivats oder einem neuerlichen Aufbringen des gelösten Polysaccharidderivats unterworfen wird, kann nicht nur die Schichtstärke der regenerierten Polysaccharidschicht beliebig erhöht werden sondern es können insbesondere bis dato nicht herstellbare komplizierte Strukturen, welche beispielsweise für Mikroarrays, gedruckte Schaltungen in Leiterplatten oder dgl. eingesetzt werden können, auf Basis von Polysaccharid hergestellt werden.

Unter Polysacchariden bzw. Polysaccharidderivaten werden vor allem Ceilulose und Cellulosederivate verstanden. Besonders gut eigenen sich hierbei dfür das vorliegende Verfahren • ψ

··*·· · ♦ · # * »» ·· ft ft |« ·· hydrophile Cellulose oder hydrophile Polysaccharide und hydrophobe Cellulosederivate oder hydrophobe Polysaccharidderivate.

Die Verfahrensführung gemäß der Erfindung erlaubt es hierbei nicht nur eine klare Topographie der ausgebildeten Strukturen zu erreichen, wie z.B. gerade Kanten ohne ein Kriechen von Regenerationsmittel in nicht zu regenerierende Bereiche, eine gleichmäßige Dicke und Homogenität der ausgebildeten Polysaccharidschichten, bzw. der Polysaccharidderivatschichten, gleichmäßige Benetzbarkeit der Oberflächen, gleichbleibende Kontaktwinkel und dgl,, sondern insbesondere auch die zur Verfügung Stellung von gleichmäßigen chemischen Oberflächeneigenschaften. Derartige gleichmäßige chemische Oberflächeneigenschaften, wie z.B. Unterschiede in Bindungseigenschaften sind insbesondere für nachfolgende bioanalytische Anwendungen von Bedeutung.

Um insbesondere eine stabile zwei- oder dreidimensionale Struktur ausbilden zu können, ist das erfindungsgemäße verfahren bevorzugt so geführt, dass ein in einem hydrophoben organischen Lösungsmittel gelöstes Gemisch aus einem Polysaccharidderivat und einem synthetischen Polymer eingesetzt wird. Für einen Erhalt von gleichermaßen homogenen und gut regenerierbaren Schichten des Polysaccharidderivats wird das Verfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise so geführt, dass als Polysaccharidderivat eine Trialkylsilylcellulose, insbesondere Trimethylsilylcellulose (TMSC), Dimethylethylsilylcellulose, oder Triethylsilylcellulose, oder aminogruppenhaltige TMSC-Derivate oder in ionischen Flüssigkeiten gelöstes Polysaccharid (IOLC), insbesondere in Ethylmethylimi-dazoliumacetat (AMIMAc) gelöstes Polysaccharid eingesetzt wird. Hierbei hat es sich neben der bekannt guten Löslichkeit und Regenerierbarkeit von TMSC insbesondere erwiesen, dass ein in ionischen Flüssigkeiten gelöstes Polysaccharid (IOLC), insbesondere Ethylmethylimidazolium-acetat sowohl die Ausbildung großer Schichtstärken in der Größenordnung von mehr als 40 nm zulässt als auch diese Schichten besonders einfach und zuverlässig regeneriert werden können. Für die Ausbildung von besonders dicken und homogenen Polysaccharidschichten wird das Verfahren bevorzugt so geführt, dass als Lösungsmittel für das Polysaccharidderivat nicht polare und polare Lösungsmittel (insbesondere Toluol, Dimethylsulfoxid (DMSO) oder Methyl-ethylketon, Alkohole, Tetrahydrofuran, 1- und 2-Butanon eingesetzt wird. Die Wahl des tatsächlich eingesetzten Lösungsmittels erfolgt hierbei sowohl nach der Löslichkeit des verwendeten Polysaccharidderivats in dem Lösungsmittel, seinem Polymerisations- und Substitutionsgrad als auch in Bezug auf die möglichst schnelle und rückstandsfreie Verdampfung des Lösungsmittels nach Aufbringung des Polysaccharidderivat auf den Träger. Für eine weitere Erhöhung der Schichidicke des Polysaccharidderivats vor dessen Regenerierung wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt so geführt dass das Polysaccharidderivat vor der Regeneration wenigstens zwei Mal aufgebracht wird. Durch ein zwei- oder mehrmaliges Aufbringen des Polysaccharidderivats auf den Träger kann nicht nur eine dreidi- -4- < » * ♦ ♦ · • · ·« • #·

mensionale Struktur gebildet werden sondern insbesondere eine Basis für die Ausbildung von Mikroarrays, Lichtleiter oder auch eine Basis für die Ausbildung von Leiterbahnen auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen gelegt werden.

Insbesondere bei Aufbau von Mehrfachschichten, welche beispielsweise für Implantate knorpelähnlicher Strukturen wie Nase, Ohr oder dgl. verwendet werden können, wird das Verfahren bevorzugt so geführt, dass der Lösung des Polysaccharidderivats Mikropartikel, Mikrofasern oder Nanofasern zugesetzt werden. Geeignete Mikropartikel und Nanopartikel, Mikrofasern oder Nanofasern können hierbei aus folgenden Materialien, insbesondere aus der Verbindungsklasse Cellulose / Polysaccharid aber auch anorganische Partikel und Fasern bestehen und Größen zwischen 10 nm und 0,5 mm aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung und insbesondere, um reproduzierbare, dreidimensionale, homogene Strukturen zu erhalten, werden die Mikropartikel, Nanopartikel, Mikrofasem oder Nanofasern in einer Menge von 0,1 bis 50 % des in der Lösung enthaltenen Polysaccharidderivats zugesetzt.

Um exakt definierte Bereiche der Schicht aus dem Polysaccharidderivat regenerieren zu können und insbesondere exakt vordefinierte Strukturen ausbilden zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt so geführt, dass zum Regenerieren von Teilbereichen der Schicht des Polysaccharidderivats das Regenerationsmedium durch Inkjet-Druck oder Spotting aufgebracht wird. Mit derartigen Aufbringungsverfahren können, wie dies an sich bekannt ist, exakte Muster auf einer Oberfläche ausgebildet werden und somit jede beliebige, für einen nachfolgenden Einsatzzweck bzw. für eine nachfolgende Weiterbearbeitung geeignete Struktur vorgegeben werden.

Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, das Verfahren so geführt wird, dass vor dem Regenerieren Teilbereiche der Schicht des Polysaccharidderivats durch eine Maske oder einem in den jeweilig verwendeten Lösungsmitteln oder Regenerationsmedien unlöslicher Resist abgedeckt werden, gelingt es, genau jene Bereiche, welche nicht oder zu einem späteren Zeitpunkt regeneriert werden sollen, vor dem Kontakt mit dem Regene-, rationsmedium zu schützen und auf diese Weise ausschließlich diejenigen Bereiche zu Polysaccharid zu regenerieren, welche für eine bestimmte Verwendung gedacht sind oder welche einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden sollen. Als Masken werden hierbei insbesondere Masken aus Polymeren oder einem Metall wie Aluminium, Kupfer oder dgl. eingesetzt.

Wenn, wie dies einer bevorzugten Verfahrensführung entspricht, der weitere Aufbau der auf Polysaccharid basierenden Struktur gemäß der Erfindung, lediglich mit Polysaccharid und nicht mit dem Polysaccharidderivat durchgeführt werden soll, werden gemäß der Erfindung für eine weitere Strukturierung die nicht regenerierten Teilbereiche des Polysaccharidderivats durch die oben genannten Lösungsmittel, nämlich Toluol, Dimethylsulfoxid (DMSO) oder Methylethyl-keton herausgelöst. Hierbei genügt es, die gesamte bis dato ausgebildete Struktur an eines der genannten Lösungsmittel auszusetzen, wodurch das Polysaccharidderivat gelöst wird und das regenerierte Polysaccharid aufgrund seiner Unlöslichkeit in organischen Lösungsmitteln in diesem Verfahrensschritt nicht angegriffen wird.

Um insbesondere für den Aufbau von Arrays oder Strukturen wie z.B. auf Leiterplatten auch Teilbereiche aus regeneriertem Polysaccharid nachträglich entfernen zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren, bevorzugt so geführt, dass für eine weitere Strukturierung zumindest Teilbereiche der regenerierten Polysaccharidschicht durch enzymatischen Abbau entfernt werden. Um hierbei jene Bereiche, welche nicht abgebaut werden sollen zu schützen und um weiterhin die Enzyme exakt an den Einsatzort bringen zu können, wird weiterhin gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Strukturierung von regenerierten Polysaccharidbereichen durch Aufbringen von Lösungen des Enzyms über eine das regenerierte Polysaccharid wenigstens teilweise abdeckende Mikroform durchgeführt. Mit derartigen Mikroformen wird einerseits das örtlich genaue Aufbringen des Enzyms gewährleistet und andererseits nicht- abzubauende Bereiche vollständig vor einem Angriff der Enzyme geschützt. Ein derartiges verfahren wird hierbei auch als „Soft-Lithographieverfahren“ bezeichnet.

Ein rascher und vollständiger Abbau der Polysaccharidschicht gelingt gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem als Medium für den enzymatischen Abbau selektive, Polysaccharid abbauende Enzyme verwendet werden. Für den Abbau von beispielsweise Cellulose werden Cellulasen, insbesondere Lösungen von Cellulasen eingesetzt. Der Ausdruck Cellulasen bezieht sich hierbei auf eine Gruppe von Enzymen, welche die Hydrolyse der 1,4-ß-D-Glukosidbindungen in den Polysacchariden, insbesondere Cellulose aufbrechen und somit das Markomolekül in kleinere Einheiten bis zu Cellulose- oder Cellobioseeinhei-ten abbauen. Als Reaktionszeiten bis zu einem vollständigen Abbau können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Zeiten bis etwa 2 Std. angesetzt werden, wobei der bevorzugte Temperaturbereich zwischen 34 und 37 °C liegt. Im praktischen Einsatz wurden hierbei Cellulasen von Trichoderma viride untersucht.

Um insbesondere komplizierte Strukturen, wie z.B. Mikroarrays, Wellenleiter oder Leiterbahnen von Leiterplatten aufbauen zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt so geführt, dass der Schritt der Beschichtung, der Schritt der Regeneration und gegebenenfalls der Schritt des Polysaccharidabbaus jeweils mehrmals ausgeführt werden. Da regenerierte Polysaccharidschichten eine andere optische Dichte als Schichten, welche aus dem Polysaccharidderivat bestehen, besitzen, gelingt es mit dieser Verfahrensführung auch komplizierte Strukturen und insbesondere auch komplexe dreidimensionale Strukturen aufzubauen, welche für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke verwendet werden können. Beispielsweise können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Strukturen als Linsen, Prismen, Streuzentren, Lichtleiter, Leiterbahnen und insbesondere einer Elektronik basierend auf nachwachsenden Rohstoffen, aber auch von knorpelartigen Gebilden, welche in der Medizin Verwendung finden oder als Träger bzw. Objektträger für die Immobilisierung von DNA und dgl, verwendet werden.

Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, das Verfahren so geführt wird, dass vor einem zweiten oder weiteren Beschichtungsschritt und/oder vor einem zweiten oder weiteren Regenerationsschritt Teilbereiche der in einem vorherigen Beschich-tungs- und/oder Regenerationsschritt gebildeten Strukturen mit einer Maske, einer Form oder einem Resist abgedeckt werden, gelingt es auch komplexe Strukturen, welche insbesondere beim Aufbau einer auf biologischen Materialien basierenden Elektronik Anwendung finden können, auszubilden. Für die Ausbildung derartiger Strukturen genügt es hierbei, dass benachbarte regenerierte Bereiche einen Abstand von 20 bis 100 μηη, insbesondere 40 bis 60 pm aufweisen, um Fehlstellen in der gebildeten Schaltung bzw. den Leiterbahnen mit Sicherheit hintanzuhalten.

Ein besonders gute Anhaftung der zu regenerierenden Polysaccharidderivate und auch des regenerierten Polysaccharids an dem Träger, wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass der Träger aus hydrophilen Materialien, wie Glas, oder Siliziumdioxid oder hydrophoben Materialien, wie einem Cycloolefinpolymer gewählt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen, welche auf die beiliegende Zeichnung Bezug nehmen, näher erläutert, in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Strukturierungsschema gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das Schema der Strukturierung einer homogenen Polysaccharidoberfläche und

Fig. 3 eine Sarfus-Abbildung von enzymatisch strukturierten Polysaccharidstreifen.

Beispiel 1: Herstellung einer strukturierten Polysaccharidoberfläche auf einem Glas oder Si02 Träger

Trimethylsilylcellulose (TMSC) mit einem mittleren Molekulargewicht von 175 kDa wurde in Toluol in einer Konzentration von 1mg/ml aufgelöst. Standard Mikroskop-Objektträger mit einer Si02 Oberfläche wurden 1 x 1 cm große Stücke geschnitten, mit EtOH und zweifach destillierten Wasser gewaschen und im Stickstoffstrom getrocknet. Die in Toluol gelöste Trimethylsilylcellulose wurde durch Spin-Coating beschichtet, indem 50 μΙ auf die ruhig gehaltenen Substrate aufgebracht wird, mit 4000 U/min für 60 sec mit einer Beschleunigung von 2500 U/min/sec rotiert. Die so hergestellten TMSC Schichten auf Glas oder Si02 wurden durch Aussetzen an HCI-Dampf für 10 min in einer Petri-Schale vollständig zu Cellulose regeneriert und die gebildete Schicht mit Messungen des Kontaktwinkels und der Dicke auf ihre Homogenität und Schichtstärke und Reinheit überprüft. Für die Ausbildung einer Cellulosestruktur auf der Oberfläche wurde, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, eine Form mit sich über die gesamte Länge erstreckenden kapillarförmigen Schlitzen aus einem Silikonelastomer auf den mit Cellulose beschichteten Träger mit einem 9 9 9 9 • 9 -7-

Druck von 98 kPa gepresst. 2ml einer Cellulaselösung bestehend aus 5mg/ml Trichoderma viri-de gelöst in 100 mM Natrium-Acetat-Puffer (pH 4,8) wurde in unmittelbarer Nachbarschaft der der Form angeordnet und durch die Kapillarwirkung in die in der Form ausgebildeten Schlitz gesaugt und so in Kontakt mit der Cellulose gebracht. Der Cellulosefilm wurde 120 min bei 35 °C mit der Cellulaselösung gespalten, danach mit bidestilliertem Wasser gewaschen und im Stickstoffstrom getrocknet.

Zur Überprüfung der Vollständigkeit des Celluloseabbaus, wurde die gebildete Struktur mit einem Fluoreszenzfarbstoff gefärbt und einer Fluoreszenzmikroskopie und einer Sarfus Messung unterworfen, woraus sich ergab, dass die nicht durch die Form abgedeckten Bereiche der Celluloseschicht vollständig abgebaut wurden, wie dies insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist.

Beispiel 2: Herstellung einer strukturierten Celluloseoberfläche auf einem Cycloolefin-polymer-Träger (COP-Träger)

Dimethylethylcellulose mit einem mittleren Molekulargewicht von 175 kDa in einer Mischung aus 100 pl Toluol und 900 μΙ 2-Butanon aufgelöst. Zu dieser Lösung wurde 1 ml 2-Buta-non hinzugefügt, bis zu einer Endkonzentration der Dimethylethylsilylcellulose von 10 mg/ml Lösungsmittel. Vor der Beschichtung wurden die COP-Stücke mit 15 ml Natriumacetatpuffer gewaschen und 7WEEN20 als oberflächenaktiven Mittel und 2 x destilliertem Wasser. Zum Beschichten der COP-Stücke wurde die Lösung von Dimethylethylsilylcellulose in Toluol/Butanon auf das statische Substrat getropft und mit 4000 U/min für 60 s. und einer Beschleunigung von 2500 U/s auf -1 rotationsbeschichtet bzw. spinn gecoated.

Die beschichteten COP-Scheiben wurden mit einer Aluminiummaske 75 x 25 mm2 (Dicke 1 mm), welche 16 quadratische Löcher von je 50 x 50 mm2 aufwies, beschichtet Die Objektträger wurden in einen Trockenschrank eingebracht, enthaltend 200 ml 10 %-igen Chlorwasserstoff. Die Dimethylethylsilylcellulose wurde für 10 min regeneriert und die Objektträger wurden aus dem Trockenschrank entnommen. 40 μΙ einer 0,1 mg/ml Lösung wurde auf die regenerierte Cellulose aufgebracht und für 1 Stunde inkubiert. Die Wirkträger wurden mit reinem Wasser gewaschen und mit Stickstoff getrocknet. Danach wurden die Objektträger in einem Mikrofeldfluoreszenzsensor abgetastet.

Danach wurden die Objektträger, welche eine Celluloseschicht trugen, mit einer Cellulaselösung, bestehend aus 5 mg/m! in 100 mM Natriumacetatpuffer pH 4,8 gespalten, wo 4 40 ml Cellulaselösung auf die Ceilulosequadrate aufgebracht wird, 1 Stunde bei 35 °C stehen gelassen wurde und danach die Enzymlösung durch 40 ml reinen Acetatpuffer ersetzt wurde und für 15 min. bei 35 °C belassen wurde. Die Inkubation mit Acetatpuffer wurde wiederholt. In der Folge wurde der Acetatpuffer 2 x gegen SSC-Puffer 40 ml jeweils 15 min. bei Raumtemperatur ausgetauscht und in der Folge 2 x in 40 ml reinem Wasser für 15 min. liegen gelassen. Zur Rei- nigung wurden die Wirkträger mit reinem Wasser gewaschen, mit Stickstoff getrocknet und in dem Scanner in Bezug auf das Ergebnis untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass sämtliche Bereiche, in welchen eine Maske nicht vorhanden war, enzymatisch abgespalten waren und dass nur mehr das Muster der Maske an Dimethylethylsilylcellulose auf dem Objektträger vorhanden war. In weiterer Folge wurden die so vorbehandelten Objektträger, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde, einem HCI-Träger dampfausgesetzt und die Diethylmethylethylcellulose-schicht zu reiner Cellulose abgebaut.

Danach wurde der Objektträger wiederum mit reinem Wasser gewaschen, mit Stickstoff getrocknet und wieder in dem Mikroarraysensor untersucht. Zur Überprüfung der Vollständigkeit des Celluloseabbaus wurde die gebildete Struktur mit Fluoreszenzfarbstoff gefärbt und einer Fluoreszenzmikroskopie unterworfen, woraus sich ergab, dass exakt das gewünschte Muster als Celluloseschicht an der Oberfläche vorhanden war.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Ausbildung von Polysaccharidstrukturen, bei welchem ein in organischen Lösungsmitteln gelöstes Polysaccharidderivat auf einen Träger aufgebracht wird und nach einem Entfernen des Lösungsmittels eine gebildete Schicht durch Aussetzen an Dampf oder Lösung einer ionischen Substanz zu einem Polysaccharid regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem organischen Lösungsmittel gelöste Polysaccharidderivat durch Spin-Coating, Inkjet-Druck, Siebdruck oder ein Rakelverfahren wenigstens einmal auf zumindest Teilbereiche des Trägers aufgebracht wird, dass wenigstens Teilbereiche der gebildeten Schicht aus dem Polysaccharidderivat durch Aussetzen an ein Regenerationsmedium, gewählt aus Wasserdampf, Wasser, HCI-Dampf, HCI-Lösungen oder polaren Lösungsmitteln regeneriert werden und dass entweder das regenerierte Polysaccharid oder das nicht regenerierte Polysaccharidderivat einem weiteren Bearbeitungsschritt gewählt aus einem wenigstens teilweisen Entfernen des regenerierten Polysaccharids, einem wenigstens teilweisen Entfernen des nicht regenerierten Polysaccharidderivats oder einem neuerlichen Aufbringen des gelösten Polysaccharidderivats unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Polysaccharidderivat ein Trialkylsilylpolysaccharid, insbesondere Trimethylsilylcellulose (TMSC), Dimethylethy 1 siIyI-cellulose, Triethylsilylcetlulose oder eine aminofunktionalisierte Trimethylsilylcellulose, oder ein in ionischen Flüssigkeiten gelöstes Polysaccharid (IOLC), insbesondere 1-Ethyl-3-methyl-immi-dazoliumacetat (EMIMAC) eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem hydrophoben organischen Lösungsmittel gelöstes Gemisch aus einem Polysaccharidderivat und einem synthetischen Polymer eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel für das derivatisierte Polysaccharid nicht polare und polare Lösungsmittel, insbesondere Toluol, Dimethylsulfoxid (DMSO), Methylethylketon, Alkohole, Tetrahydrofuran, 1 und 2 Butanon eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass s das Polysaccharidderivat vor der Regeneration wenigstens zwei Mal aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösung des Polysaccharidderivats Mikropartikel, Nanopartikel, Mikrofasern oder Nanofasern zugesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel, Mikrofasern oder Nanofasern in einer Menge von 0,1 bis 50 % des in der Lösung enthaltenen Polysaccharidderivats zugesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regenerieren von Teilbereichen der Schicht des Polysaccharidderivats das Regenerationsmedium durch Inkjet-Druck oder Spotting aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Regenerieren Teilbereiche der Schicht des Polysaccharidderivats durch eine Maske oder einem in einem Regenerationsmedium unlöslichen Resist abgedeckt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine weitere Strukturierung die nicht regenerierten Teilbereiche des Polysaccharidderivats durch nicht polare und polare Lösungsmittel, insbesondere Toluol, Dimethylsulfoxid (DMSO) oder Me-thylethylketon. herausgelöst werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine weitere Strukturierung zumindest Teilbereiche der regenerierten Polysaccharidschicht durch enzymatischen Abbau entfernt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium für den enzymatischen Abbau selektiv Polysaccharid abbauende Enzym, wie zum Beispiel Cellulasen, insbesondere Lösungen von Cellulasen eingesetzt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung von regenerierten Polysaccharidbereichen durch Aufbringen von Lösungen des Enzyms über eine das regenerierte Polysaccharid wenigstens teilweise abdeckende Mikroform durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Beschichtung, der Schritt der Regeneration und gegebenenfalls der Schritt des Polysaccharidabbaus jeweils mehrmals ausgeführt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem zweiten oder weiteren Beschichtungsschritt und/oder vor einem zweiten oder weiteren Regenerationsschritt Teilbereiche der in einem vorherigen Beschichtungs- und/oder Regenerationsschritt gebildeten Strukturen mit einer Maske oder einem im Regenerationsmedium unlöslichen Resist abgedeckt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus hydrophilen Materialien, wie Glas, oder Siliziumdioxid oder hydrophoben Materialien, wie einem Cycloolefinpolymer, polymeren Substraten, mikrofluidischen Systemen oder aus faserförmigen, flächigen Gebilden, wie z. B. Papier, Karton oder textilen Geweben gewählt wird.

Wien, 13. August 2012