RU2702559C2 - Печать адгезивного шаблона на необрастающей подложке - Google Patents

Печать адгезивного шаблона на необрастающей подложке Download PDF

Info

Publication number
RU2702559C2
RU2702559C2 RU2017114966A RU2017114966A RU2702559C2 RU 2702559 C2 RU2702559 C2 RU 2702559C2 RU 2017114966 A RU2017114966 A RU 2017114966A RU 2017114966 A RU2017114966 A RU 2017114966A RU 2702559 C2 RU2702559 C2 RU 2702559C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
substrate
template
printing
polymer
Prior art date
Application number
RU2017114966A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017114966A3 (ru
RU2017114966A (ru
Inventor
Венсан СТЮДЕ
Original Assignee
Юниверсите Де Бордо
Сантр Насьональ Де Ля Решерш Сьентифик - Снрс
Альвеоль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юниверсите Де Бордо, Сантр Насьональ Де Ля Решерш Сьентифик - Снрс, Альвеоль filed Critical Юниверсите Де Бордо
Publication of RU2017114966A publication Critical patent/RU2017114966A/ru
Publication of RU2017114966A3 publication Critical patent/RU2017114966A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702559C2 publication Critical patent/RU2702559C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/10—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an adhesive surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/02—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B50/00—Methods of creating libraries, e.g. combinatorial synthesis
    • C40B50/14—Solid phase synthesis, i.e. wherein one or more library building blocks are bound to a solid support during library creation; Particular methods of cleavage from the solid support
    • C40B50/18—Solid phase synthesis, i.e. wherein one or more library building blocks are bound to a solid support during library creation; Particular methods of cleavage from the solid support using a particular method of attachment to the solid support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00709—Type of synthesis
    • B01J2219/00711—Light-directed synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
    • C09J2301/416—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components use of irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2471/00—Presence of polyether
    • C09J2471/006—Presence of polyether in the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2483/00—Presence of polysiloxane
    • C09J2483/006—Presence of polysiloxane in the substrate
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54353—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области прививки белка на субстрат по оптически задаваемому шаблону. Описывается способ печати адгезивного шаблона на полимерной щетке, находящейся на поверхности подложки в виде нанометрового необрастающего слоя. Способ включает контактирование указанного необрастающего слоя с первым водным раствором, содержащим бензофенон, затем - освещение слоя излучением с длиной волны в диапазоне спектра поглощения бензофенона в соответствии с шаблоном и передачей соответствующей поверхностной энергии. Длина волны излучения выбирается в интервале от 300 до 400 нм. Изобретение обеспечивает адгезивный к молекулам белка шаблон, градиент адгезии на поверхности подложки которого создается путем пространственного изменения поверхностной энергии и непрерывно меняется в соответствии с шаблоном. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к области прививки белка на субстрат по шаблону, задаваемому оптически.
Уровень техники
В публикации международной заявки WO2013/135844 (далее называемой "STUDER" или "публикация") раскрывается устройство микроструктурированной прививки белков на субстрат, или фотохимической печати. В этой публикации смесь водного раствора бензофенона (BP) и белка освещают местами в соответствии с шаблоном поверх субстрата и долговременный перенос белка в освещенные места получают путем печати. Однако в способе, описанном в публикации, перенос белка на субстрат осуществляется в присутствии BP и одновременно с освещением.
Это устройство предполагает сочетание в одном и том же месте устройства освещения в соответствии с изображением шаблона на субстрате и микроструйного устройства, позволяющего доставить водный раствор, содержащий одновременно белок и BP. Это приводит к проблеме габаритов печатающей системы, а также к риску повреждения белка в результате совместного действия бензофенона и света от устройства освещения. В идеале хорошо было бы напечатать помощью системы освещения на подложке простой шаблон, адгезивный для белка, но без присоединения белка. Реальный рисунок проявился бы на субстрате позднее, при контакте с водным раствором белка, например, флуоресцентного, причем белок приставал бы предпочтительно к освещенным частям адгезивного шаблона, образуя видимый рисунок. Однако такое решение, что касается белка, обусловлено наличием способа, способного создавать латентный или проявляющийся позднее адгезивный рисунок, который был бы напечатан на подложке, покрытой слоем, "не обрастающим" белками (по-английски "antifouling"), т.е. антиадгезионным для белков. Под слоем, не обрастающим белками, понимается слой, выполненный из материала, к которому не прикрепляются белки на временном интервале осуществления печати, которую предполагается реализовать.
Такой субстрат, покрытый необрастающим слоем, или необрастающий субстрат, может быть образован, в частности, как твердая подложка, например, стекло оптического качества, прозрачное для света системы освещения, или как мягкая подложка, например, из PDMS, стекла или PDMS, покрытая полимерной щеткой или полимером, прикрепляющимся в виде щетки к подложке молекулярными цепями, такими как полиэтиленгликоль (PEG) и поли-N-изопропилакриламид (polyNIPAM). Полимерные цепи для необрастающих субстратов этого типа прикреплены одним из своих концов к подложке, а другой их конец ведет себя подобно щетинкам щетки.
Другие методы уровня техники, такие как фотолитография, применяемые к субстрату, не обрастающему белками, осуществляемые через маску и использующие лазерную абляцию шаблонов из необрастающих материалов на необрастающем субстрате, позволяют получить необрастающие подложки, содержащие шаблоны, позволяющими позднейшую избирательную прививку белка на субстрат на освещенных зонах субстрата, с которых посредством световой энергии были удалены необрастающий материал или полимерная щетка.
Считается, что абляция вещества вызвана освещением субстрата и что полученное различие уровней позволяет получить инверсное изображение более позднего видимого изображения. Когда эти различия обнаруживают оптическим методом фазового контраста, который чувствителен только к длине оптического пути, адгезивный шаблон можно равным образом приписать абляции материала необрастающего слоя или модификации характера материала, изменяющего свой показатель преломления и обеспечивающего позднее предпочтительную адгезию белков на освещавшихся зонах полимерных цепей. Другие методы, позволяющие наблюдать латентное изображение (в частности, атомно-силовая микроскопия, эллипсометрия, рентгеновский анализ и т.д.), в некоторых случаях позволяют установить, что латентное изображение обязано полному удалению слоя PEG в этих методах. Следовательно, такие методы абляции не позволяют получить градиенты концентрации, поскольку абляция слоя PEG или необрастающего слоя априори будет полная.
Наконец, было бы желательно разработать способ получения необрастающей подложки или полимерной щетки, адгезия которых пропорциональна или непрерывно меняется при воздействии на щетку облучения в соответствии с шаблоном, но не требующего прикрепления молекул к щетке одновременно с облучением. Напротив, желательно, чтобы эти молекулы прикреплялись к щетке с запаздыванием во времени.
Общие положения
В настоящей заявке используются следующие определения:
"Адгезивный шаблон" (по-английски "adhesive pattern") означает рисунок на поверхности, в соответствии с которым некоторые молекулы, в частности, белковые (и прежде всего антитела), наносферы, нити ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) или РНК (рибонуклеиновой кислоты), или бактерии стабильно во времени распределяются по подложке, покрытой вне указанного адгезивного шаблона антиадгезионным или необрастающим слоем или полимерной щеткой. Поскольку шаблон ограничен снаружи антиадгезионной или необрастающей зоной или зонами (по-английски "antifouling" или "anti-fouling"), адгезивный шаблон можно также определить на субстрате как совокупность зон или рисунков, которые являются более адгезионными для рассматриваемых молекул, чем поверхность, комплементарная этой совокупности зон на субстрате. Разницу силы адгезии, необходимой для существования шаблона, можно оценить для полимерной щетки, не приводя ее в контакт с водным раствором молекул, с помощью по меньшей мере двух методов, доступных в уровне техники:
- атомно-силовая микроскопия, которая позволяет обнаружить уменьшение длины цепей полимера щетки, такое уменьшение вызывает снижение антиадгезионного эффекта или усиление силы адгезии в этих зонах;
- фазово-контрастная микроскопия, которая позволяет обнаружить изменение длины оптического пути через щетку в наиболее адгезионных зонах, такое изменение связывают затем с изменением силы адгезии.
"Полимерная щетка" означает нанометровый слой (то есть слой толщиной в нанометровом масштабе, то есть обычно от 1 нм до 100 нм) и не способный обрастать, в частности, белками, наносферами, нитями ДНК и бактериями, причем такой нанометровый слой находится на поверхности подложки, образуя необрастающий субстрат. На момент подачи настоящей заявки считается, что такая щетка образована из множества полимерных цепей, привитых к поверхности подложки, это множество простирается на область толщиной от 1 нм до 20 нм на поверхности подложки в случае PEG и толщиной от 1 нм до 30 нм в случае polyNIPAM. Считается, что при толщине от 1 до 20 нм такая щетка обладает антиадгезионными свойствами, или способностью не обрастать или не присоединять, в частности, белки, наносферы, нити ДНК или бактерии. Примерами полимерных щеток являются слой PEG (полиэтиленгликоль) или слой polyNIPAM (поли(N-изопропилакриламид).
"Толщина" в случае полимерной щетки является мерой расстояния от подложки до свободных концов полимерных цепей, образующих щетку. Например, для PEG толщина слоя контролируется длиной цепей PEG, то есть числом звеньев этиленгликоля, образующих эти цепи. Цепи могут быть, в частности, наклонены относительно подложки, или уплотнены, или модифицированы любым способом, подобным действию на щетинки щетки, чтобы выдавить на свободной поверхности щетки рельеф или чтобы изменить толщину.
В этом контексте, изобретение относится к способу печати адгезивного шаблона на полимерной щетке, находящейся на поверхности подложки в виде нанометрового необрастающего слоя, причем способ включает следующие этапы:
- контактирование слоя с первым водным раствором, содержащим бензофенон,
- затем освещение слоя излучением с длиной волны, соответствующей спектру поглощения бензофенона, в соответствии с шаблоном и поверхностной энергией.
В вариантах указанного способа:
- толщина слоя составляет от 1 нм до 20 нм;
- длина волны выбрана в диапазоне от 300 нм до 400 нм;
- полимер представляет собой полиэтиленгликоль (PEG);
- полимер представляет собой polyNIPAM;
- подложка является стеклом;
- подложка является полидиметилсилоксаном (PDMS);
- поверхностная энергия освещения, передаваемая слою PEG, составляет от 10 мДж/мм2 до 1000 мДж/мм2;
- поверхностная энергия освещения, передаваемая слою polyNIPAM, составляет от 100 мДж/мм2 до 10000 мДж/мм2;
- модуль Юнга подложки из PDMS меньше 15 кПа.
Изобретение относится также к вышеуказанному способу для печати рисунка белка на полимерной щетке, включающему следующие дополнительные этапы:
- промывка, чтобы устранить контакт между слоем и первым раствором,
- затем контактирование слоя со вторым водным раствором, содержащим белок.
Изобретение относится также к описанному выше способу для печати рисунка наносфер на полимерной щетке, включающему следующие дополнительные этапы:
- промывка, чтобы устранить контакт между слоем и первым раствором,
- затем контактирование слоя со вторым водным раствором, содержащим наносферы.
Изобретение относится также к описанному выше способу для печати рисунка нитей ДНК на полимерной щетке, включающему следующие дополнительные этапы:
- промывка, чтобы устранить контакт между слоем и первым раствором,
- затем контактирование слоя со вторым водным раствором, содержащим нити ДНК.
Изобретение относится также к применению способа печати адгезивного шаблона для получения адгезивного шаблона, имеющего градиент адгезии на поверхности подложки, путем пространственного изменения поверхностной энергии.
Краткое описание рисунков
Изобретение станет более понятным при рассмотрении нижеследующих фигур, на которых:
- Фигура 1 показывает в разрезе необрастающий субстрат, состоящий из стеклянной подложки и слоя необрастающего материала, в частности, не обрастающего белками, наносферами или нитями ДНК, то есть полимерной щетки, привитой или прикрепленной к подложке. Субстрат покрыт каплей водного раствора, содержащего бензофенон, на всей или части полимерной щетки. Зону AB слоя, покрытую бензофеноном, освещают через подложку (можно также освещать через каплю) излучением, содержащим волны с длинами в спектре поглощения бензофенона, то есть излучением с длинами волн от 300 нм до 400 нм.
- Фигура 2 показывает субстрат с фигуры 1, отмытый от капли и содержащий латентное изображение, показанное наглядно углублением в поверхности необрастающего материала на уровне зоны AB. Такой материал подходит для применения для печати, в частности, белка, наносфер или нитей ДНК или РНК по шаблону, соответствующему поверхности зоны AB. Действительно, освещение полимерной щетки в присутствии бензофенона делает полимерную щетку потенциально адгезивной в зоне AB и позволяет позднейшую адгезию, в частности, белка, наносфер или нитей ДНК, в результате боле позднего контактирования слоя полимерной щетки, соответственно с раствором белка, раствором наносфер или нитей ДНК. Таким образом, освещение на уровне совокупности зон, таких как AB, позволяет получить на полимерной щетке адгезивный шаблон или шаблон, адгезивный для молекул, для которых щетка обычно не является адгезивной.
Подробное описание примеров
В первом варианте осуществления, описываемым в связи с фигурой 1 с указанием позиций в скобках, необрастающий субстрат состоит из стеклянной подложки (1) и слоя (2) материала в виде полимерной щетки (по-английски: polymer brush), который в этом первом варианте представляет собой PEG или polyNIPAM.
В этом первом варианте лучи (3) освещают слой (2) в зоне AB (AB), в данном примере через подложку (1), выбранную прозрачной для используемого излучения, капля (4) водного раствора бензофенона, осажденная на слой (2), покрывает зону AB (AB). Эквивалентно можно было бы освещать слой через каплю (4) в этой же зоне AB.
Используемое излучение включает по меньшей мере одну длину волны из спектра поглощения бензофенона, который на практике охватывает длины волн 300 нм до 400 нм. Предпочтительно использовать в этом интервале излучение с длиной волны меньше 390 нм, так как в этом случае время экспозиции слоя излучению будет минимальным.
Чем меньше будет поглощение бензофенона на выбранной длине волны, тем больше должна быть мощность источника света, или тем больше должно быть время экспозиции освещаемой зоны, так как получаемая доза облучения, равная произведению силы света на время воздействия света, является определяющим параметром для достижения эффекта от изобретения.
Так как подлежащий прививке белок не находится в растворе, мощность излучения при необходимости может быть выше мощности, вызывающей деструкцию белка, прививаемого позднее, и будет ограничена только поверхностной плотностью световой энергии, допускаемой для слоя без его повреждения. Однако присутствие бензофенона позволяет в случае PEG использовать оптическую мощность в 10-100 раз меньшую, чем при методах абляции или маскировки.
Таким образом, можно использовать плотность энергии в диапазоне от 10 мДж/мм2 до 1000 мДж/мм2, чтобы образовать адгезивный шаблон на PEG. Таким образом, для изобретения годится источник, создающий освещенность 2 мВт на квадрате со стороной 400 микрон на длине волны ультрафиолетового излучения 372 нм полупроводникового лазера. Для polyNIPAM на подложке из PDMS подходящая плотность энергии составляет от 100 мДж/мм2 до 10000 мДж/мм2. В качестве источника можно использовать этот же полупроводниковый лазер, просто увеличив время экспозиции для PEG в 10 раз.
На первом этапе способа в этом варианте осуществления необрастающий субстрат приводят в контакт с каплей водного раствора бензофенона, а затем на втором этапе освещают зону AB необрастающего слоя субстрата источником ультрафиолетового излучения.
Годится любая оптическая система, позволяющая сфокусировать энергию источника на зоне AB или одновременно на совокупности зон, такие системы в уровне техники известны. В качестве системы освещения в этом варианте осуществления допустим также микроскоп с матрицей микрозеркал. Равным образом, каплю можно заменить пленкой водного раствора бензофенона, которую приводят в контакт со слоем, а после освещения смывают известными микроструйными средствами.
Фигура 2 показывает полимерную щетку, сформированную в виде нанометрового слоя, отмытую от капли раствора бензофенона и снабженную латентным рисунком, показанным для наглядности углублением нанометровой толщины, на уровне зоны AB. Чтобы проявить этот латентный или инверсный рисунок, необходимо позднее привести его в контакт с молекулами или ансамблем молекул (белки, наносферы, нити ДНК, бактерии и т.д.), которые способны прилипать к подложке на уровне этого углубления в полимерной щетке, причем адгезия указанных молекул в соответствии с латентным рисунком происходит в присутствии этих молекул в водном растворе, на уровне зон слоя, которые были освещены (в данном случае зона AB) в присутствии бензофенона. Адгезия молекул происходит без внесения световой энергии. Молекулы просто адсорбируются на полимерной щетке на уровне латентного рисунка (адгезивного шаблона). В результате образуется видимый рисунок молекул на щетке. В частности, если молекулы являются флуоресцентными, можно затем создать изображение известными методами уровня техники, чтобы доказать результат адгезии.
Однако предсказать, будет ли получен эффект изобретения после освещения щетки, можно даже без контакта с водным раствором, например, с раствором белков, причем независимо от позднейшего осуществления реального рисунка, определив после освещения, имеются ли углубления нанометровой толщины в щетке в освещенных местах, с помощью атомно-силового микроскопа (AFM), или определив оптически в тех же местах, имеются ли изменения длины оптического пути в щетке, с помощью фазово-контрастной микроскопии. Таким образом, можно без дальнейших экспериментов выбирать полимерные щетки, подходящие для способа по изобретению, в частности, те, у которых после освещения в присутствии бензофенона наблюдается уменьшение длины полимерных цепей в щетке.
Во втором варианте осуществления изобретения устройство с фигуры 2 приводят в контакт с водным раствором белка или водным раствором наносфер. Выбор природы белков или наносфер проводят из белков и наносфер, способных прилипать к подложке, чтобы получить как можно более стабильное видимое изображение.
Таким образом, способ в этом втором варианте позволяет получить видимое изображение зоны AB, используя, например, флуоресцентный белок, в более широком смысле, рисунок белка на субстрате, являющемся необрастающим для используемых белков. Кроме того, свойства необрастающих субстратов под облучением позволяют получить флуоресценцию с непрерывно изменяющейся интенсивностью с помощью непрерывного изменения освещения или дозы оптического излучения, получаемого зоной AB и, в более широком смысле, с концентрацией белков, наносфер или нитей ДНК непрерывно изменяющейся с освещением в указанной зоне, даже если эта зона соответствует пределу разрешения оптической системы освещения, без использования плотностей двоичных точек для имитации переменных концентраций белков.
Таким образом, изобретение можно применять для реализации градиентов адгезии в целях получения градиентов концентрации, например, белков, наносфер или нитей ДНК, по поверхности субстрата или необрастающего слоя, организуя в ряд друг за другом несколько зон типа AB, и изменяя поверхностную энергию, доставляемую в эти зоны, например, освещая их с разной поверхностной энергией (в Дж/м2) на этапе освещения полимерной щетки в присутствии бензофенона или на этапе печати латентного изображения или адгезивного шаблона.
Например, непрерывно изменяющаяся сила адгезии в отношении белков была достигнута на нитях PEG в результате освещения переменной дозой в присутствии бензофенона, при этом толщина полимерных щеток из PEG, имевших, согласно оценкам, толщину 5 нм вне зон адгезии, уменьшалась на величину от 0 нм (адгезия отсутствует, или зона вне рисунка) до 2 нм (максимальная адгезия).
В представленных вариантах осуществления использовали диапазон концентрации бензофенона (в миллимолях на литр водного раствора, ммоль/л) от 5 ммоль/л до 50 ммоль/л.
Изобретение может применяться в промышленности в области производства субстратов для печати шаблонов, адгезивных для белка, на полимерной щетке.

Claims (21)

1. Способ печати адгезивного шаблона на полимерной щетке, находящейся на поверхности подложки (1) в виде нанометрового необрастающего слоя (2), причем способ включает следующие этапы:
контактирование слоя (2) с первым водным раствором (4), содержащим бензофенон,
затем освещение слоя излучением (3) с длиной волны в диапазоне спектра поглощения бензофенона, в соответствии с шаблоном и с передачей соответствующей поверхностной энергии, причем длина волны выбрана в интервале от 300 нм до 400 нм.
2. Способ по п. 1, причем толщина слоя (2) составляет от 1 нм до 20 нм.
3. Способ по п. 1, в котором указанный полимер является полиэтиленгликолем (PEG).
4. Способ по п. 1, причем указанный полимер представляет собой поли-N-изопропилакриламид (polyNIPAM).
5. Способ по п. 1, причем указанная подложка (1) является стеклом.
6. Способ по п. 1, в котором указанная подложка (1) является полидиметилсилоксаном (PDMS).
7. Способ по п. 3, причем поверхностная энергия освещения, передаваемая слою PEG, составляет от 10 мДж/мм2 до 1000 мДж/мм2.
8. Способ по п. 4, причем поверхностная энергия освещения, передаваемая слою polyNIPAM, составляет от 100мДж/мм2 до 10000 мДж/мм2.
9. Способ по п. 6, причем модуль Юнга у PDMS меньше 15 кПа.
10. Способ по п. 1 для печати по шаблону белка на полимерной щетке, включающий следующие дополнительные этапы:
промывка, чтобы предотвратить контакт между слоем (2) и первым раствором (4),
затем контактирование слоя (2) со вторым водным раствором, содержащим белок.
11. Способ по п. 1 для печати по шаблону наносфер на полимерной щетке, включающий следующие дополнительные этапы:
промывка, чтобы предотвратить контакт между слоем (2) и первым раствором (4),
контактирование слоя (2) со вторым водным раствором, содержащим наносферы.
12. Способ по п. 1 для печати по шаблону нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) на полимерной щетке, включающий следующие дополнительные этапы:
промывка, чтобы предотвратить контакт между слоем (2) и первым раствором (4),
контактирование слоя (2) со вторым водным раствором, содержащим нити ДНК.
13. Применение способа по п. 1 для получения адгезивного шаблона, имеющего градиент адгезии на поверхности подложки (1), путем пространственного изменения поверхностной энергии.
RU2017114966A 2014-10-03 2015-10-02 Печать адгезивного шаблона на необрастающей подложке RU2702559C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1459497 2014-10-03
FR1459497A FR3026742B1 (fr) 2014-10-03 2014-10-03 Impression d'un motif adhesif sur un support anti-salissures
PCT/EP2015/072874 WO2016050980A1 (fr) 2014-10-03 2015-10-02 Impression d'un motif adhesif sur un support anti-salissures

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017114966A RU2017114966A (ru) 2018-11-06
RU2017114966A3 RU2017114966A3 (ru) 2019-04-05
RU2702559C2 true RU2702559C2 (ru) 2019-10-08

Family

ID=52450308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017114966A RU2702559C2 (ru) 2014-10-03 2015-10-02 Печать адгезивного шаблона на необрастающей подложке

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10941319B2 (ru)
EP (1) EP3201282A1 (ru)
JP (1) JP6970016B2 (ru)
KR (1) KR102421564B1 (ru)
CN (1) CN107109141B (ru)
AU (1) AU2015326803B2 (ru)
BR (1) BR112017006839A2 (ru)
CA (1) CA2963167C (ru)
FR (1) FR3026742B1 (ru)
MX (1) MX2017004272A (ru)
RU (1) RU2702559C2 (ru)
WO (1) WO2016050980A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106932846B (zh) * 2017-05-08 2019-11-05 京东方科技集团股份有限公司 一种光学增亮结构及其制作方法
EP3536402A1 (de) 2018-03-09 2019-09-11 Ibidi Gmbh Probenkammer
FR3079233B1 (fr) 2018-03-20 2022-04-01 Alveole Substrat pour l'impression de proteines

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999041007A2 (en) * 1998-02-11 1999-08-19 University Of Houston Method and apparatus for chemical and biochemical reactions using photo-generated reagents
EP1517178A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-23 Samsung Electronics Co., Ltd. A process for preparing peptide nucleic acid probe using monomeric photoacid generator
WO2006084482A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Commissariat A L'energie Atomique Method for the photochemical attachment of biomolecules to a substrate
RU2336124C2 (ru) * 2002-09-17 2008-10-20 Алексей Калачев Метод расположения полимерной молекулы
WO2013135844A1 (fr) * 2012-03-14 2013-09-19 Alveole Dispositif de greffage micro-structure de proteines sur un substrat

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677196A (en) * 1993-05-18 1997-10-14 University Of Utah Research Foundation Apparatus and methods for multi-analyte homogeneous fluoro-immunoassays
EP1208126B1 (en) * 1999-07-02 2006-04-12 Symyx Technologies, Inc. Polymer brushes for immobilizing molecules to a surface or substrate, where the polymers have water-soluble or water-dispersible segments and probes bonded thereto
US7147687B2 (en) * 2001-05-25 2006-12-12 Nanosphere, Inc. Non-alloying core shell nanoparticles
US7397232B2 (en) 2005-10-21 2008-07-08 The University Of Akron Coulter counter having a plurality of channels
WO2008021500A2 (en) * 2006-08-17 2008-02-21 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Modification of surfaces with polymers
US9171720B2 (en) * 2013-01-19 2015-10-27 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Hardmask surface treatment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999041007A2 (en) * 1998-02-11 1999-08-19 University Of Houston Method and apparatus for chemical and biochemical reactions using photo-generated reagents
RU2336124C2 (ru) * 2002-09-17 2008-10-20 Алексей Калачев Метод расположения полимерной молекулы
EP1517178A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-23 Samsung Electronics Co., Ltd. A process for preparing peptide nucleic acid probe using monomeric photoacid generator
WO2006084482A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Commissariat A L'energie Atomique Method for the photochemical attachment of biomolecules to a substrate
WO2013135844A1 (fr) * 2012-03-14 2013-09-19 Alveole Dispositif de greffage micro-structure de proteines sur un substrat

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SERGE COSNIER et al. An electrogenerated poly(pyrrole-benzophenone) film for the photografting of proteins. - Royal Society of Chemistry, 2003, n. 3, p. 414 - 415. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6970016B2 (ja) 2021-11-24
US20170218230A1 (en) 2017-08-03
RU2017114966A3 (ru) 2019-04-05
BR112017006839A2 (pt) 2018-06-19
CN107109141B (zh) 2020-08-14
JP2018500608A (ja) 2018-01-11
FR3026742B1 (fr) 2016-12-23
FR3026742A1 (fr) 2016-04-08
KR20170095813A (ko) 2017-08-23
RU2017114966A (ru) 2018-11-06
US10941319B2 (en) 2021-03-09
CN107109141A (zh) 2017-08-29
AU2015326803B2 (en) 2019-07-18
AU2015326803A1 (en) 2017-04-20
KR102421564B1 (ko) 2022-07-15
CA2963167A1 (en) 2016-04-07
WO2016050980A1 (fr) 2016-04-07
MX2017004272A (es) 2017-10-02
CA2963167C (en) 2023-03-14
EP3201282A1 (fr) 2017-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wilkinson et al. The use of materials patterned on a nano-and micro-metric scale in cellular engineering
Doh et al. Photogenerated polyelectrolyte bilayers from an aqueous-processible photoresist for multicomponent protein patterning
Hanson Shepherd et al. 3D microperiodic hydrogel scaffolds for robust neuronal cultures
RU2702559C2 (ru) Печать адгезивного шаблона на необрастающей подложке
US9062341B2 (en) Substrate used for cell migration assays and method for cell migration assays
CA2739771C (fr) Dispositif de culture cellulaire
CN108698814A (zh) 用于光学驱动的对流和移位的微流体设备、试剂盒及其方法
CN108495712A (zh) 原位生成的微流体隔离结构、试剂盒及其使用方法
Wang et al. Creating complex polyacrylamide hydrogel structures using 3D printing with applications to mechanobiology
Yamaguchi et al. Cell patterning using a template of microstructured organosilane layer fabricated by vacuum ultraviolet light lithography
Chalard et al. Visible-light stiffness patterning of gelma hydrogels towards in vitro scar tissue models
DK2785747T3 (en) Process for preparing a hydrogel matrix by photopolymerization
CN109206828A (zh) 紫外光诱导表面自褶皱图案的制备方法及其构建防伪标识的应用
Vasilev et al. Reversible switching between nonquenched and quenched states in nanoscale linear arrays of plant light-harvesting antenna complexes
Abdelrahman et al. Assessing the stability of azopolymer nanotopography during live-cell fluorescence imaging
JP5648454B2 (ja) 細胞試験用容器及びそれを用いた細胞試験方法
Chirila et al. F2 excimer laser (157 nm) radiation modification and surface ablation of PHEMA hydrogels and the effects on bioactivity: Surface attachment and proliferation of human corneal epithelial cells
Luebke et al. Patterning adhesion of mammalian cells with visible light, tris (bipyridyl) ruthenium (II) chloride, and a digital micromirror array
FR2863181A1 (fr) Procede de tri de particules.
CN112533980B (zh) 构造水凝胶的通用方法
Pirani Bio-oriented Micro-and Nano-Structures Based on stimuli-responsive polymers
Jeon Biomaterials Design for Control of Cell Behavior by Femtosecond Laser Processing
Seger et al. Evanescent-field excitation of fluophores in cultured neural networks by integrated polymer waveguides
McNaughton et al. Regulatory effects of gradient microtopographies on synapse formation and neurite growth in hippocampal neurons
Kunik et al. Single photon fluorescent microlithography for live‐cell imaging