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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Um eine Ablagerung von Partikeln oder Molekülen aus einer zu untersuchenden Lösung an einer Gefäßwand zu vermeiden, die zu einer Verzerrung einer Messung der Partikel oder Molekülen in der Lösung führen würde, sollte die Gefäßwand mit einer stabilen, langlebigen und einfach aufzubringenden Schicht versehen sein, die die Adhäsion solcher Moleküle reduziert oder verhindert.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Beschichten eines Gefäßes, durch das eine aus einer Flüssigphase abgeschiedenen Schicht an einer Gefäßwand ausgebildet wird, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Auf diese Weise wird ein verbessertes Verfahren zum Beschichten eines Gefäßes mittels einer aus einer Flüssigphase abgeschiedenen Schicht an einer Gefäßwand geschaffen.
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Es wird ein Verfahren zum Beschichten eines Gefäßes zur Ausbildung einer aus einer Flüssigphase abgeschiedenen Schicht an einer Gefäßwand vorgestellt, das den folgenden Schritt umfasst:
- Einbringen einer Beschichtungslösung in das Gefäß, wobei als Beschichtungslösung eine ein Fluorokohlenstoffsilan, insbesondere ein Perfluoroalkylsilan und ein Fluorcarbon-haltiges Lösungsmittel enthaltende Lösung in das Gefäß eingebracht wird, um die Schicht an der Gefäßwand abzuscheiden.
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Eine Beschichtung oder Schicht kann beispielsweise dem Schutz einer Oberfläche des Gefäßes dienen oder gemäß einer Ausführungsform dafür vorgesehen sein, dass sich Stoffe wie beispielsweise Chemikalien oder Partikel nicht an der Oberfläche eines Gefäßes absetzen. Besonders vorteilhaft ist eine solche Beschichtung im Zusammenhang mit DNA-Molekülen in Lösung, da diese sehr stark an Gefässwände aus Glas oder glasartigen Materialien oberflächlich binden und dabei für die nachfolgende Analyse verlorengehen. Das Gefäß kann dabei beispielsweise zylindrisch ausgeformt sein. Das Einbringen der Beschichtungslösung kann in einer Ausführungsform durch Eintauchen des Gefäßes in die Beschichtungslösung in das Gefäß eingebracht werden. Dadurch entsteht der Vorteil, dass eine flächendeckende Beschichtung der Gefäßwand des Gefäßes ermöglicht und die Gefässoberfläche somit „versiegelt“ wird. Die Beschichtungslösung selbst kann in einer Ausführungsform ein Fluorokohlenstoffsilan, insbesondere ein Perfluorokohlenstoffsilan bzw. ein Perfluoroalkylsilan und ein Fluorcarbon-haltiges oder perfluoriertes Lösungsmittel umfassen. Beispielsweise kann die Beschichtungslösung derart zusammengesetzt sein, dass Fluorcarbon-haltige oder perfluorierte Lösungsmittel 0,1 - 1% Fluorokohlenstoffsilan enthält. Es sind sowohl grössere als auch kleinere Konzentrationen an Fluorokohlenstoffsilan denkbar und funktional, wobei der angebenene Bereich besonders günstig erscheint. Unter einem Fluorcarbon-Material kann vorliegend beispielsweise ein Material verstanden werden, das Fluorcarbon oder eine chemische Verbindung enthält, die Fluorcarbon aufweist. Fluorcarbone sind ideale Lösungsmittel für Fluorokohlenstoffsilane, insbesondere Perfluoralkylsilane und andere Perfluorokohlenstoffsilane. Außerdem weisen sie eine geringe Oberflächenspannung auf, erreichen somit jeden Punkt der Oberfläche selbst unzugängliche Stellen, und nehmen kein Wasser auf, sodass keine Nebenreaktionen in der Beschichtungslösung stattfinden können, die letztlich auch zur schädlichen Partikelbildung führen würden.
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Vor dem Schritt des Einbringens der Beschichtungslösung kann gemäß einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes ein bzw. mehrere Schritte des Spülens des Gefäßes mit einer oder mehrerer Spüllösungen vollzogen werden. Die Spüllösungen können insbesondere zumindest Wasser und/oder ein Fluorcarbon-Material umfassen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass während des Beschichtens keine Fremdkörper in dem Gefäß verbleiben, die zu einer Ausbildung einer fehlerhaften Schicht führen könnten. Eine zum Spülen verwendete Spülflüssigkeit kann beispielsweise Wasser sein oder zumindest Wasser enthalten. Wasser ist insbesondere dafür hilfreich, um eine Hydrophilisierung der Oberfläche des Gefässes zu erreichen, das heist die Ausbildung von Hydroxylgruppen auf der Oberfläche und die Ausbildung eines Wasserfilms von wenigen Moleküllagen. Ein darauffolgendes Spülen mit einem Fluorcarbon-Material bietet den Vorteil, dass damit Wasserreste aus dem Gefäss weggespült werden, so dass keine unerwünschte Verschleppung von Wasser in den nachfolgenden Beschichtungsprozess bzw. in die Beschichtungslösung hinein stattfinden kann.
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Vor dem Schritt des Spülens kann in einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes ein Schritt des Reinigens des Gefäßes mit einer Reinigungslösung vollzogen werden. Die Reinigungslösung kann dabei zumindest Ethanol und/oder Ammoniak und/oder Wasserstoffperroxid und/oder Wasser; oder Salzsäure und Wasserstoffperroxid und Wasser enthalten. Das Reinigen ist besonders dann vorteilhaft, wenn auf die Sterilität des Gefäßes sowie auf eine möglichst perfekte Hydrophilisierung, d.h. Ausbildung einer möglichst dichten Bedeckung der Oberfläche mit Hydroxylgruppen großer Wert gelegt wird. Dazu sollten z.B. vorhergehend organische Rückstände oder Fette von hydrophobem Charakter sorgfältig entfernt werden, wofür z.B. Ammoniak oder Alkohole günstig sind. Dadurch kann eine hohe Reinheit erzielt werden, was beispielsweise in Laboratorien von hoher Wichtigkeit sein kann. Auch kann eine entsprechende Vorbereitung der Gefäßwand vorgenommen werden, um ein langzeitstabileres Aufbringen der Schicht durch Ausbildung möglichst vieler kovalenter chemischer Bindungen zwischen Gefässwand und den Silanen zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann im Anschluss auf den Schritt des Einbringens ein oder mehrere Schritte des Nachspülens des Gefäßes mit einer oder mehrerer Nachspüllösungen vollzogen werden, insbesondere wobei die Nachspüllösungen zumindest ein Fluorcarbon-Material oder Wasser umfassen. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes mehrerer Nachspülvorgänge bietet den Vorteil, dass auf diese Weise möglicherweise Reste der Beschichtungslösung oder verbliebenes Restwasser von den Oberflächen des Gefäßes bzw. der Schicht vollständig entfernt werden können. Hierdurch lässt sich einerseits die Ausbildung einer sehr langzeitstabilen Schicht sicherstellen und andererseits ein erhöhter Grad der Arbeitssicherheit realisieren, da Reste der Beschichtungslösung, die möglicherweise gesundheitsgefährdende oder korrosive (im Fall von Chlorsilanen) Stoffe enthält, entfernt werden.
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Von Vorteil ist ebenfalls eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem ansprechend auf den Schritt des Einbringens und/oder auf den Schritt des Nachspülens ein Schritt des Ausspülens folgt, insbesondere wobei die Ausspüllösung zumindest Wasser enthält. Auch mit dem Schritt des Ausspülens können vorteilhaft nach einer Ausführungsform beispielsweise überschüssige Reste der Beschichtungslösung entfernt werden. Das Ausspülen gemäß dieser Ausführungsform dient ebenfalls dem Festigen der Schicht an der Oberfläche des Gefäßes, was auch zur Langzeitstabilität der Beschichtung beiträgt.
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Die Schritte des Spülens und/oder des Einbringens und/oder des Ausspülens können gemäß einer weiteren Ausführungsform mehrfach vollzogen werden. Das bedeutet, dass gemäß dieser Ausführungsform die einzelnen Teilschritte wiederholt werden können, um beispielsweise das Gefäß besonders gründlich zu spülen oder besonders gründlich mit der Beschichtungslösung zu beschichten bzw. mehrfach zu beschichten, um Defekte in der Schicht auf der Gefäßwand möglichst zu vermeiden und die Oberfläche möglichst vollständig mit der monomolekularen Schicht abzudecken. Dadurch kann beispielsweise eine besonders dichte und haltbare Beschichtung des Gefäßes und/oder ein besonders sauberes Gefäß zur weiteren Verwendung realisiert werden.
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Das in der Beschichtungslösung enthaltene Fluorokohlenstoffsilan, insbesondere Perfluorkohlenstoffsilan bzw. Perfluoroalkylsilan kann gemäß einer weiteren Ausführungsform Perfluorokohlenstofftrichlorsilan insbesondere Perfluoroalkyltrichlorsilan, Perfluorokohlenstofftrimethoxysilan, insbesondere Perfluoroalkyltrimethoxysilan oder Perfluorokohlenstofftriethoxysilan insbesondere Perfluoroalkyltriethoxysilan sein oder diese Materialien enthalten. Kombiniert mit dem perfluorierten Lösungsmittel wird nach dieser Ausführungsform eine Beschichtungslösung zur Ausbildung einer besonders langlebigen und stabilen Schicht geschaffen, da auf diese Weise homogene Gemische für die Beschichtungslösung gebildet werden können, deren Komponenten sich nicht entmischen und die aufgrund ihres hydrophoben Charakters kein Wasser aufnehmen, sodass die Beschichtungslösung langzeitstabil und von hoher Qualität bleibt.
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Das Gefäß, in das die Beschichtungslösung eingebracht wird, kann gemäß einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes aus Glas gefertigt sein. Dabei kann das Gefäß beispielsweise zylindrisch ausgestaltet sein, aber auch in Form von Glaskapillaren realisiert sein, die nach einer solchen Ausführungsform des Gefäßes aufgrund der Materialeigenschaften, der breiten Verfügbarkeit von Glas als Material, der guten und einfachen Sterilisierbarkeit, sowie des niedrigen Preises von Glas als Basismaterial besonders gut in der (Mikro-) Biologie und in der Medizin Verwendung finden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung eines Verfahrens zum Beschichten eines Gefäßes zur Ausbildung einer aus einer Flüssigphase abgeschiedenen Schicht an einer Gefäßwand. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Reinigungssignale und Schwenksignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Greifarme und Haltevorrichtungen. Mit dem hier vorgestellten Ansatz löst sich ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Beschichtung von beispielsweise Glaskapillaren mit einer teflonartigen Schicht bereitstellen. Beispielsweise können Glaskanülen beschichtet werden, um die inneren und äußeren Oberflächen flüssigkeits- und im Bereich der Mikrobiologie insbesondere DNAabweisend auszugestalten, da Glasoberflächen generell die in dem Zusammenhang schädliche Eigenschaft besitzen, DNA zu binden.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Prinzip-Darstellung eines Vorgangs zur Herstellung eines beschichteten Gefäßes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Beschichten eines Gefäßes gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Prinzip-Darstellung eines Vorgangs zur Herstellung eines beschichteten Gefäßes 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Gefäß 100 kann dabei in Form von Glaskapillaren, Glaskanülen, aber auch beispielsweise in Form von Reagenzgläsern realisiert sein, wie es in der 1 dargestellt ist. Idealerweise besteht das Gefäß 100 aus Glas, da dieses Material einerseits breit verfügbar, kostengünstig und für die Anwendung im Bereich der Medizintechnik vorteilhafte Eigenschaften aufweist, z.B. die einfache Sterilisierbarkeit. In das Gefäß 100 wird eine Beschichtungslösung 105 eingebracht, wobei dieses Einbringen auf unterschiedlichen Weise erfolgen kann. Beispielsweise kann die Beschichtungslösung 105 in das Gefäß 100 eingefüllt werden, oder das Gefäß 100 selbst wird in die Beschichtungslösung 105 eingetaucht, um die Beschichtungslösung in das Gefäß zu verbringen. Mittels der Beschichtungslösung 105, die ein Fluorokohlenstoffsilan, insbesondere ein Perfluorokohlenstoffsilan bzw. ein Perfluoroalkylsilan in einem Fluorcarbon, insbesondere einem perfluorierten Lösungsmittel enthält, entsteht an einer Gefäßwand 107 des Gefäßes 100 eine Schicht 110. In anderen Worten ausgedrückt wird ein langzeitstabiles homogenes Reaktionssystem (d. h., die Schicht 110) durch Vermischen eines Perfluorokohlenstoffsilans, insbesondere Perfluoroalkylsilans wie beispielsweise eines Perfluorokohlenstofftri(chloro, methoxy, ethoxy)silan-Precursor, insbesondere Perfluoroalkyltri(chloro, methoxy, ethoxy)silan-Percursor mit einem fluorierten bzw. perfluorierten Lösungsmittel geschaffen. Fluorcarbone stellen zur Ausbildung einer solchen Schicht 110 ein ideales Lösungsmittel für Fluorokohlenstoffsilane, insbesondere Perfluorokohlenstiffsilane bzw. Perfluoroalkylsilane dar, weil sie mit diesen homogene Gemische bilden, die sich nicht entmischen und aufgrund ihres hydrophoben Charakters auch über Langzeit kein Wasser aufnehmen, welches die Silane durch Nebenreaktionen zerstören und zur Partikelbildung führen würden. Dadurch wird beim Einbringen einer solchen Beschichtungslösung 105 eine Schicht 110 geschaffen, die sehr definiert eine sehr hohe Langzeitstabilität erreicht. Die sehr geringe Viskosität dieser Lösungsmittel bzw. der Beschichtungslösung 105 erlaubt es, das Innere von selbst feinsten Kapillaren als zu beschichtenden Gefäßen 100 zu erreichen und diese zuverlässig zu beschichten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gefäß 100 in die Beschichtungslösung 105 beispielsweise vollständig eingetaucht werden, um die Oberfläche des Gefäßes 100 vollständig beschichten zu können. Alternativ ist es möglich, nur einen Teil einer Gefäßwand 107 des Gefäßes 100 in Kontakt mit der Beschichtungslösung zu bringen und so zu beschichten.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Beschichten des Gefäßes 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Um das Gefäß 100 zu beschichten, wird die Beschichtungslösung 105 in einem Schritt des Einbringens 205 in das Gefäß eingebracht. Dies bedeutet, dass das Gefäß 100 beispielsweise vollständig, eventuell aber auch nur teilweise in die Beschichtungslösung 105 eingetaucht werden kann. An den Stellen des Gefäßes 100, welche die Beschichtungslösung 105 berühren, setzt sich dann die (Schutz)Schicht 110 auf der Gefäßwand 107 durch Reaktion mit den Hydroxylgruppen der Oberfläche ab. Es ist jedoch weiter vorteilhaft, vor dem Schritt des Einbringens 205 einen Schritt des Spülens 210 zu vollziehen, um dadurch das Gefäß 100 oberflächlich zu hydrophilisieren. Dieser Schritt des Spülens 210 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Beschichtungsvariante beispielsweise mit Wasser oder einem wasserhaltigen Material, und/oder mit einem Fluorcarbon oder einem zumindest Fluorcarbon-haltigen Material vollzogen werden, wobei beide Spülschritte auch kombiniert und nacheinander durchgeführt werden können.
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In zumindest einer weiteren alternativen Beschichtungsvariante ist es möglich, vor dem Schritt des Spülens 210 einen Schritt des Reinigens 215 anzuwenden. In diesem Schritt 215 des Reinigens kann das Gefäß 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Ethanol, mit einer Lösung aus Ammoniak, Wasser und Wasserstoffperroxid oder mit einer Lösung aus Salzsäure, Wasser und Wasserstoffperroxid gereinigt werden. Ziel des Schrittes 215 des Reinigens ist es beispielsweise, das Gefäß 100 besonders gründlich zu reinigen, von organischen Oberflächenverunreinigungen wie z.B. Fetten oder Kohlenwasserstoffen zu befreien, und zu sterilisieren, damit beispielsweise keine Störfaktoren die Langlebigkeit der Schicht 110 einschränken.
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Nach dem Schritt des Einbringens 205 kann ein Schritt des Nachspülens 220 erfolgen, was in einer Beschichtungsvariante gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Fluorcarbon oder einem Fluorcarbon-haltigen Material geschehen kann.
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In einem letzten Schritt des Ausspülens 225 wird das Gefäß 100 (vorzugsweise mit Wasser) ausgespült, wodurch Reste der Beschichtungslösung 105 und/oder der Nachspüllösung entfernt und „abreagiert“ werden können. Die Silane können also in einem solchen Schritt des Abreagierens mit Wasser auch noch untereinander besser vernetzen und die Bindungen der Silane an die Oberfläche einer Gefäßwand 107 des Gefäßes 100 gefestigt werden, was durch die „Quervernetzung“ zusätzlich unterstützt wird.
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In anderen Worten ausgedrückt, werden bei der Verwendung eines Gefäßes 100 als Glaskapillaren, diese beispielsweise kurz in Wasser getaucht und dadurch oberflächlich hydrophilisiert, anschließend getrocknet. Danach werden die Glaskapillaren als Gefäß 100 beispielsweise in das Gemisch als Beschichtungslösung 105 getaucht und anschließend beispielsweise mit Wasser gespült. Beim Eintauchen in das Gemisch als Beschichtungslösung 105 wird beispielsweise der SAM-Layer auf den Glasoberflächen als der Gefäßwand 107 durch Bindung der Silane an die Hydroxylgruppen der Glasoberfläche abgeschieden. Unter einer SAM-Schicht („SAM“ steht für „Self-Assembled Monolayer“) kann hierbei eine selbstlimitierend abgeschiedene Monolage einer Schicht verstanden werden, z.B. einer Fluorkohlenstoffsilanschicht, einer Perfluorokohlenstoffsilanschicht, insbesondere einer Perfluoroalkylsilanschicht, die an bestimmte funktionale Gruppen der zu beschichtenden Oberfläche, und nur an diese, dauerhaft in Form von kovalenten chemischen Bindungen gebunden ist.
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Beim Nachspülen mit Wasser werden beispielsweise einerseits überschüssige Precursormoleküle weggespült, andererseits beispielsweise aber auch ungebundene Chlor- (Methoxy-, Ethoxy-)Gruppen an den Silanen hydrolisiert und Chlor als HCl, Methoxy als Methanol und Ethoxy als Ethanol aus der Schicht entfernt. Dabei wird auch die Quervernetzung der Silane erhöht und die Bindungen der Silane an die Oberfläche und auch untereinander weiter gefestigt.
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Mit diesem äußerst einfachen und kostengünstigen Prozess als Ausführunbgsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes lässt sich bereits eine sehr gute, qualitativ hochwertige Teflonbeschichtung der Glaskapillaren realisieren.
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In einem verbesserten Ausführugnsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes werden die Glaskapillaren als Gefäß 100 vor der Beschichtung gereinigt, z.B. mit Ethanol und anschließend mit Wasser gespült. Nach dem Trocknen erfolgt das Eintauchen in die (Beschichtungs-) Lösung 105 und ein Nachspülen mit Wasser. Durch die Vorreinigung werden die Glaskapillaren als Gefäß 100 vor der Beschichtung gesäubert und sterilisiert.
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In einem weiter verbesserten Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes der Vorreinigung werden die Glaskapillaren 100 vor dem Beschichten mit einem Gemisch beispielsweise aus Ammoniak, Wasser und Wasserstoffperoxid 30% gereinigt. Ammoniak stellt ein hervorragendes Lösungsmittel für Fette und einen Komplexbildner zum Lösen von Metallsalzen dar. Wasserstoffperroxid sorgt für die Sterilisation und Hydrophilisierung der Glasoberflächen, die dadurch besonders viele Hydroxylgruppen für die Bindung der Silane erhalten. Im Anschluss an die Vorreinigung wird das Gefäß 100 beispielsweise wieder mit Wasser gespült und getrocknet. Danach erfolgt das Dippen oder Eintauchen in dem Gemisch (d. h., der Beschichtungslösung 105) sowie ein Nachspülen mit Wasser und ein Trocknen.
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Als Alternative oder ergänzend zu der Verwendung von Ammoniak, Wasser und Wasserstoffperroxid als Reinigungslösung kann die Vorbehandlung bzw. Sterilisation bzw. Hydrophilisierung der Glaskapillaren auch mit Salzsäure HCl, Wasser und Wasserstoffperroxid erfolgen. Dadurch wird eine besonders gute Reinigung und/oder eine besonders hohe Dichte von Hydroxylgruppen auf der Glasoberfläche erreicht, was nachfolgend zu einer besonders dichten SAM-Beschichtung führen soll. Anschließend wird das Gefäß 100 beispielsweise mit Wasser gespült, getrocknet, in die (Beschichtungs-) Lösung 105 gedippt, mit Wasser nachgespült und getrocknet.
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In einer weiteren Beschichtungsvariante gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes wird zusätzlich ein Fluorcarbon als weiteres Spülmedium verwendet. Nach einer Vorreinigung und Hydrophilisierung der Glaskapillaren nach einer der vorstehend beschriebenen Methoden kann diese beispielsweise nach dem Trocknen mit dem Fluorcarbon gespült werden, um Restwasser von den Oberflächen zu entfernen. Dadurch soll ein unerwünschter Wassereintrag oder Verschleppung von Wasserresten in das Beschichtungsmedium 105 ausgeschlossen werden. Anschließend erfolgt beispielsweise der Dipp oder das Eintauchen in das Gemisch bzw. der Beschichtungslösung 105. Danach werden die Glaskapillaren 100 beispielsweise mit dem Fluorcarbon nachgespült, um besonders wirksam überschüssige Precursor zu entfernen. Erst danach wird beispielsweise mit Wasser nachgespült und das Gefäß 100 getrocknet. Die Wasserspülung am Ende des Prozesses soll beispielsweise wieder unreagierte Silane hydrolisieren und die entsprechenden Reaktionsprodukte (HCl, Methanol, Ethanol) aus der Schicht entfernen und diese dadurch noch stärker vernetzen.
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In einer weiteren Beschichtungsvariante werden gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes einzelne oder mehrere der Teilvorgänge „(Spülen mit dem Fluorcarbon pur), Dip/Eintauchen in das Gemisch/ die Beschichtungslösung, (Spülen mit dem Fluorcarbon pur), Spülen mit Wasser und Trocknen“ mehrfach wiederholt, z.B. zweimal nacheinander oder dreimal nacheinander, um eine besonders dichte, defektfreie Bedeckung mit einem teflonartigen Self-Assembled Monolayer zu erreichen, sodass am Ende alle verfügbaren Hydroxylgruppen der zu beschichtenden Oberfläche durch eine Bindung an ein Silanmolekül abgesättigt wurden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 300 kann beispielsweise in Form einer Maschine realisiert sein, durch welche die verschiedenen Stoffe korrekt dosiert und zusammengeführt werden. Alternativ kann die Vorrichtung 300 beispielsweise über Greifarme das Gefäß in die Beschichtungslösung einbringen. Die Vorrichtung kann eine Einheit 305 zum Einbringen, eine Einheit 310 zum Spülen, eine Einheit 315 zum Reinigen, eine Einheit 320 zum Nachspülen und/oder eine Einheit 325 zum Ausspülen aufweisen, in denen die entsprechenden Schitte des Einbringens 205, des Spülens 210, des Reinigens 215, des Nachspülens 220 und/oder des Ausspülens 225 ausgeführt werden.
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Die hier vorgestellte Vorrichtung 300 und das hier vorgestellte Verfahren können gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise zur Herstellung eines Gefäßes für den Einsatz im Bereich der Mikrobiologie oder der Medizin angesiedelt sein.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
