SE1050866A1 - En metod för att preparera en plan yta med en kontrollerad täthetsgradient av deponerade partiklar i nanostorlek - Google Patents

En metod för att preparera en plan yta med en kontrollerad täthetsgradient av deponerade partiklar i nanostorlek Download PDF

Info

Publication number
SE1050866A1
SE1050866A1 SE1050866A SE1050866A SE1050866A1 SE 1050866 A1 SE1050866 A1 SE 1050866A1 SE 1050866 A SE1050866 A SE 1050866A SE 1050866 A SE1050866 A SE 1050866A SE 1050866 A1 SE1050866 A1 SE 1050866A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
gradient
particles
nanoparticles
gold
solution
Prior art date
Application number
SE1050866A
Other languages
English (en)
Other versions
SE535087C2 (sv
Inventor
Anders Lundgren
Mattias Berglin
Hans Elwing
Mats Hulander
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 filed Critical
Priority to SE1050866A priority Critical patent/SE535087C2/sv
Priority to DK11757205.7T priority patent/DK2608896T3/en
Priority to PCT/EP2011/064582 priority patent/WO2012025576A1/en
Priority to JP2013525302A priority patent/JP6114192B2/ja
Priority to ES11757205.7T priority patent/ES2663833T3/es
Priority to EP11757205.7A priority patent/EP2608896B1/en
Priority to CN201180051333.1A priority patent/CN103180055B/zh
Priority to US13/818,541 priority patent/US9566604B2/en
Publication of SE1050866A1 publication Critical patent/SE1050866A1/sv
Publication of SE535087C2 publication Critical patent/SE535087C2/sv
Priority to US15/394,140 priority patent/US10274415B2/en
Priority to JP2017048302A priority patent/JP6462746B2/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of 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
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • 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
    • B05D1/007—Processes for applying liquids or other fluent materials using an electrostatic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0061—Methods for manipulating nanostructures
    • B82B3/0071—Sorting nanostructures
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • 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
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • 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
    • G01N33/86—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving blood coagulating time or factors, or their receptors
    • 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
    • B05D1/20—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping substances to be applied floating on a fluid
    • 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
    • B05D5/04—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a surface receptive to ink or other liquid
    • 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
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-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
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/745—Assays involving non-enzymic blood coagulation factors
    • G01N2333/75—Fibrin; Fibrinogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/81—Of specified metal or metal alloy composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)

Abstract

Föreliggande uppfinning är avsedd att användas vid analys av adsorptions och adhesionsfenomen av t.ex. proteiner eller celler på plana ytor som modifierats med adsorberade nanopartiklar. Enligtuppfinningen tillverkas en ytbunden gradient av antalet deponerade nanopartiklar längs med en planyta vilket avsevärt minskar antalet preparerade ytor likväl som metodfelet vid analys av adsorptions-och adhesionsfenomen.

Description

l=àgcízf där ci och 2,- är den molära koncentrationen samt laddningen för on i i lösningen.
Debye-längden och därmed den repulsiva potentialens utbredning minskar således med ökande jonkoncentration i partikellösningen 202. Detta medför att partiklarna kan binda närmare varandra på ytan då villkoret U(r)/kT =1/9. där U(r) är parpotentialen, kT den terrniska energin och Ä är en konstant, uppfylls för mindre r.
Ytor preparerade med ditioler samt guldnanopartiklar såsom beskrivits ovan samt i [L 8] har använts till biologiska försök. Vid dessa försök gjordes mellanrummen mellan partiklarna protein avvisande med hjälp av konjugerade maleimidreagens som binder kovalent till tiolgrupper. Malemidema var konjugerade med polyetylenglykol (PEG) vilket resulterade i att mellanrummen mellan partiklama blev avvisande för protein adsorption. Ytan på de adsorberade guldpartiklarna kunde sedan modifieras med hjälp av tiolreagens, t. ex. tiol med metylgrupper vilket ger de adsorberade guldpartiklarna hydrofoba egenskaper, se exempel 3-5. Ytor med guldpartiklar som tillverkas på detta sätt har en mycket fm grad av kontrollerad kemisk struktur och organisation i nanometerornrådet vilket gör dessa ytor väl lämpade för adhesionsstudier av olika slag. Den beskrivna metoden är mycket flexiblel för adhesionsstudier på grund av att det finns ett relativt stort antal kommersiella substanser med maleimidfunktioner, som kan binda mellan adsorberade partiklama, och tiolreagenser som kan binda på de adsorberade guldpartiklama.
Liknande experiment har genomförts där av polymerer stabiliserade guldnanopartiklar applicerats på kisel- och glasytor genom s.k. ”dip-coat” teknik [9]. Observera att denna metod ej utnyttjar elektrostatisk repulsion mellan partiklar för att kontrollera partikelspridningen på ytan, utan avståndet definieras av de polymerera strukturer som omger partiklama i lösningen. Interaktionen mellan dessa partiklar och den adsorberande ytan är svag, varför partiklama efter adsorption måste sintras fast i det underliggande substratet, en process i vilken även de runt partikeln organiserade polymererna försvinner från ytan. Ytan runt guldpartiklama utgörs då av det underliggande kiselsubstratet vilket kan modifieras med funktionella silaner, exempelvis PEG-modifierade silaner som gör denna yta resistent mot bioadhesion. Ytan på partiklarna kan modifieras med tiolreagens, exempelvis tiolkonjugerade s.k. RGD-peptider, en aminosyrasekvens som medierar cellinteraktioner.
I experiment har även beskrivits att polymera partiklar i elektrostatisk stabiliserad lösning adsorberats till laddade mineralytor och att avståndet mellan de adsorberade partiklama reglerats med elektrostatisk repulsion enligt ovanstående beskrivning [l 0]. De adsorberande ytorna har antingen en nativ nettoladdning eller har erhållit sin laddning genom kemisk modifrkation, exempelvis med funktionella silaner. Bindingen mellan ytan och partiklarna har då framförallt varit av elektrostatisk karaktär. Ytorna med adsorberade polymera partiklar har därefter använts som en litografisk mask med vars hjälp de av polymerpartiklar täckta delama av ytan transformerats till ”öar” av guld i storleksordningen 10-1000 nm omgivna av substratytans material. Den omgivande substratytan har sedan modifierats, exempelvis med poly-L-lysin-PEG, en positivt laddad polymer som adsorberar till negativt laddade ytor och i förekommande fall gör dessa resistenta mot bioadhesion. Guldytoma kan därefter modifieras med tiolreagens, exempelvis linjära alkantioler vilka gör guldytorna hydrofoba.
Till dessa hydrofoba ytor kan sedan proteiner adsorberas, exempelvis proteinet laminin. Sådana ytor har sedan använts för att studera cellers utbredning och ytinterktion.
Samtliga ovan beskrivna tekniker kan användas för att utröna betydelsen av ytans nanostruktur för adhesionsprocessen och kan utgöra plattform för design av material med önskade biologiska egenskaper.
De flesta adhesionsstudier utförs vanligen på ytor som har en konstant kemi. När man vill man studera betydelsen av en viss typ av ytmodifikation brukar man vanligen använda flera ytpreparationer och analysera adhesionsfenomenen var för sig. Detta förfarande är emellertid arbetskrävande beroende på att flera ytpreparationer måste göras i varje försöksserie och att de metodologiska mätfelen ofta är stora vilket medför att aspekter på flera viktiga adhesionsfenomen kan förbises.
En generell metod för att begränsa metodfelen och minska arbetetet med ytpreparationer är att göra gradienter i kemiska egenskaper längs med en yta. Ett exempel på en sådan metod är den s.k. vätbarhetsgradienten, en yta som är hydrofob (vattenavstötande) i en ända och hydrofil (vattenälskande) i den andra [11]. Mellan dessa ytterligheter finns sedan en kontrollerad och kontinuerlig gradient av kemiska egenskaper. Denna typ av gradientyta reducerar väsentligt såväl arbetsbelastning som metodfel och har kommit till flitig användning i den akademiska världen [12-14].
Det finns flera principer för att göra kontinuerliga kemiska gradienter längs en yta och en av de tidigare kända är den s.k. diffusionsmetoden, figur 0. I typfallet fungerar metoden på så sätt att ett reagens 001, t.ex. metylklorosilan blandas i ett lösningsmedel med hög specifik vikt 002 t.ex. trikloetylenacetat (tri). Blandningen skiktas sedan under ett annat lösningsmedel003, t.ex. xylol med låg densitet. Mellan dessa skikt finns den yta 004, t.ex. glas på vilken en gradient ska bildas. Med tiden börjar lösningsmedlen att diffundera in i det varandra varvid även reagenset 001 diffunderar och binder till ytan 004. Vid en viss diffusionstid har det uppstått en bunden gradient av hydrofoba metylgrupper till den hyrofila glasytan [11]. Hur mycket reagens som binder till ytan vid en viss position och därmed grad av hydrofobicitet vid denna position bestäms av koncentrationen av reagenset 001 över ytan vid den positionen samt den tid under vilken ytan har kontakt med reagenslösningen. Detta innebär att den erhållna gradientens egenskaper bestäms genom kinetisk kontroll.
Att fabricera en jämn gradient i partikeltäthet med den ovan beskrivna metoden torde vara svårt, då inbindingen av nanopartiklar från en elektrostatiskt stabiliserad lösning till en yta som binder dessa partiklar vanligen är en mycket snabb process relativt partiklarnas diffusionshastighet, vilken är långsam jämfört med små molekyler såsom exempelvis metylklorosilan. Försök att kontrollera avståndet mellan nanopartiklar på ytor, där nanopartiklarna fått adsorbera på bindande ytor från elektrostatiskt stabiliserade lösningar, genom att variera partikelkoncentration och tid för inkubation har visat att det är svårt att kontrollera lägre täckningsgrader av partiklar samt att partiklama inte uppvisar samma goda grad av organisation på ytan som vid elektrostatiskt kontrollerad adsorption som beskrivits ovan [6, l5].
Nyligen beskrevs en gradient i guldpartiklar på ett kiselsubstrat där struktureringen av de bundna partiklarna var god [16]. Denna gradient beskriven i [16] tillverkades enligt en modifierad ”dip-coat”- procedur dock utan att utnyttja elektrostatisk kontroll eller diffusionsgradienter. Den erhållna gradienten hade begränsad dynamik och det minsta uppvisade partikelavståndet var ca 50 n1n.
Gradientema modifierades kemiskt med PEG mellan partiklama och RGD-peptider ovanpå partiklama. Gradientytoma använde sedan i experiment för att undersöka cellulär adhesion. Denna publikation visar generellt att intresset för att göra ytbundna täthetsgradienter av guldpartiklar är mkt stortav skäl som angivits ovan. Den tekniska lösningen för att göra gradienter enligt [16] ä emellertid betydligt mer komplicerad än den innevarande uppfinningen.
Beskrivning av uppfinningen Uppfinningen beskriver en metod för att enkelt tillverka plana ytor av gradienter med adsorberade nanopartiklar på fasta ytor. Itypfallet utföres metoden på följande sätt: 1.Endimensionell diffusion, figur 4 Plana ytor 203 som har förmåga att binda elektriskt ytladdade nanopartiklar 200 från en elektrostatiskt stabiliserad partikellösning iföres i en kyvett 401. En saltfri eller nära saltfri lösning 402 med ytladdade partiklar 200 påföres sedan kyvetten. En saltlösning 403 med relativt hög densitet skitas försiktigt under lösningen 402 på så sätt att den gravitiationsbetingade fasgränsen mellan lösningen 403 och lösningen 402 kommer i nivå med nederdelen på ytan 203. Med tiden kommer lösningen 403 att diffiandera upp i lösningen 402 och bilda en gradient av jonstyrka i densamma.
Den elektrostatiskt betingade repulsionen mellan partiklarna minskar då jonstyrkan över ytan 203 ökar. Partiklarna adsorberar därvid gradvis tätare till ytan med högst deponeringsgrad närmast den ursprungliga fasgränsen mellan lösningen 402 och lösningen 403. Lägst deponeringsgrad av partiklar finns överst i kyvetten där jonstyrkan över ytan 203 är låg och därmed den elektrostatiska repulsionen som störst. Efter avpassad diffusionstid töms kyvetten på vätska från undersidan genom samma rör 404 som användes vid skiktning av lösningen 403 under den partikelinnehållande lösningen 402 I frånvaro av konvektion samt att avståndet från ytans underkant X=0 mm till botten av kyvetten är tillräckligt stort samt att avståndet från ytans underkant x=0 mm till ovanytan av lösningen 402 är tillräckligt stort samt att diffusionen inte får fortgå för lång tid så kan den graduella distributionen av saltkoncentration i lösningen ovan ytan 203 beskrivas med Ficks andra diffusionslag i en dimension: Öc Ö 2 f = D fi C åt Öx med den för ovan angivna villkoren lösningen X 2JÜI där c är den molära saltkoncentrationen, X positionen i kyvetten relativt X=0 som sammanfaller med ytans 203 underkant, t är diffusionstiden, co är saltkoncentrationen i lösningen 403 vid t=0 och D är diffusionskonstanten för det aktuella saltet. c(x,t)=åco(l-erjf ) Detta innebär att längden och lutningen på den erhållna partikelgradienten enkelt kan varieras genom att ändra den initiala saltkoncentrationen co och diffusionstiden t vilket ger en stor flexibilitet i fabrikationsmetoden.
I en vidareutveckling av uppfinningen beskriven i figur 5 användes kyvetter 501 som tillåter att flera ytor kan användas vid samma diffusionsförfarande som beskrivits i figur 4. En fördel med denna metod är att samtliga ytor i kyvetten blir behandlade på samma sätt med avseende på lösningen av guldpartiklar, molariteten av den använda saltlösningen och diffusionstiden. Detta säkerställer att ytor kan prepareras med hög grad av likformighet i samma preparationsomgång Den i figur 0 beskrivna och publicerade [ll] diffusionsmetoden har tekniska likheter med innevarande uppfinning men skiljer sig på avgörande principiella aspekter. De viktigaste skillnaderna är att den komponent, nanopartiklar, som ska binda till ytan finns i konstant koncentration och diffunderar ej som gradient, det salt som diffunderar binder ej till ytan samt att den gradientbildande principen (graderad elektrostatisk repulsion mellan nanopartiklar) äger rum i lösningen av nanopartiklama och ej på ytan. 2. Tredimensionell diffusion.
Med den endimensionella diffusionsmetoden erhålls gradientytori en dimension, d.v.s. hög täthet av deponerade partiklar i ena änden av gradienten och lägre täthet i den andra. Vi har även utvecklat en metod for att göra cirkulära gradienter av partiklar på en yta vilken beskrivs i figur 6: I botten på en petriskål 601 läggs en plan yta 203. En saltfri eller nära saltfri suspension 602 bestående av nanopartiklar och en matris som tillåter diffusion av nanopartiklar men som motverkar konvektionsströmmar, hälls sedan i petriskålen. En sådan susupension kan bestå av polysaccarider i vatteninnehållande partikelforrn t.ex. gelpartiklar som användes vi gelfiltrering t.ex. Sephadex G-25 eller något liknande material. Efter att fritt lösningsmedel, exempelvis vatten, sugits av det plana suspensionslagret, placeras en reservoar 603, exempelvis en rund skiva av läskpapper av tillräcklig tjocklek på suspensionen. Reservoaren 603 har dessförinnan blivit fylld med saltlösning 403 med hög molaritet, exempelvis genom att indränka ett läskpapper i sådan lösning. Systemet lämnas sedan för diffusion. Lösningen 403 kommer att diffundera in suspensionen 602 och den cirkulära diffusionsfronten når efter ett tag ytan 203 och det uppstår slutligen en cirkulär yta med en radiell koncentrationsgradient av joner. Slutligen spolas suspensionen 602 bort med lösningsmedel, exempelvis vatten. Slutresultatet är en cirkulär yta av adsorberade partiklar, vars packningsdensitet är högst i mitten av ytan och lägst i periferin.
En viktig aspekt av innevarande uppfinning är den analytiska dynamiken, d.v.s. spannet mellan den del av gradientytan som har störst mängd adsorberade partiklar per ytenhet och den del som har minst mängd adsorberade partiklar per ytenhet. Ju större detta spann är, desto mer analytisk information erhålls vid adhesions- och adsorptionsförsök. En metodologisk osäkerhet är att elektriskt laddade partiklar i låg koncentration i saltfritt löningsmedel såsom rent vatten har en benägenhet att deponera irregulj ärt på ytoma i oförutsägbara mönster. Sådan mönsterbildning försvårar tolkningen av efterkommande adhesion och adsorptionsförsök. Vi vill därför även skydda en metod för att motverka uppkomsten av irreguljära mönster, vilken illustreras i figur 6B. Metoden innefattar att de elektriskt laddade ytbindande partiklarna 200 blandas med elektriskt laddade partiklar 604 som ej binder till ytan 203. Funktionen hos de senare nämnda pariklama är att bättre dispergera de laddade och bindande partiklama i lösningen så att bindningsmönstret ej blir irregulj ärt.
Typiska försök och utvärderingsmetoder.
En gradientregion med deponerade partiklar är i normalfallet 1-10 mm. På denna yta kan adsorptionsförsök med biopolymerer och adhesionsförsök med celler göras och resultatet av försöken kan sedan härledas till en kontinuerlig gradient av deponerade nanopartiklar/ytenhet. Vid enkla biopolymer adsorptionsförsök kan man använda ytkänsliga optiska metoder och för försök med hela celler kan man använda ljusmikroskopi för detalj studier av cellerna samt fluorescensmikroskopi for ytterligare detaljstudier.
I en tillämpning av uppfinningen, figur 7, appliceras partikelgradienten på en yta 700 som försetts med en skalning för att underlätta undersökning i mikroskop. Skalstrecken kan vara vertikala 702, vågräta 703 eller radiella 704. Skalor respektive skalstreckmarkeringar kan göras på olika nivåer för att passa olika typ av undersökning, exempelvis på millimeternivå för okulär undersökning och på nivån 10-500 um för undersökning med ljusmikroskop eller svepelektronmikroskop vilket illustreras i förstoringen 705. Skalstrecken kan bestå av försänkningar helt eller delvis genom den partikelbindande ytan, exempelvis en ditiolmodifierad guldyta, så att det underliggande substratet, exempelvis glas eller kisel kommer i dagen. Alternativt kan skalstrecken bestå av upphöjningar, exempelvis av guld, på en partikelbindande yta, exempelvis tiolsilanmodifierad glas eller kiselyta. Den mönstrade ytan tillverkas lämpligen med fotolitografisk teknik.
I en tillämpning av uppfinningen, figur 8, finns en med nanopartikelgradient försedd yta 203 eller 700 närvarande på en yta 800, t.ex. ett objektglas tillsammans med ytterligare två ytor 801 och 802. Dessa två ytor modifieras kemiskt på så sätt att den ena av ytoma 802 erhåller samma ytkemi som ytan av nanopartiklama och den andra ytan 801 erhåller samma ytkemi som den yta som omger partiklama i gradienten. När alla tre typytoma finns med i ett biologiskt försök, till exempel bakterieadsorption, kan operatören undersöka i mikroskop om bakterierna adsorberar i någon region till gradientytan.
Operatören får även information om hur bakterien adsorberar till ytor som ej innehåller nanopartiklar utan endast oblandade ytkemier. På det sättet kan operatören avgöra om adhesionen av bakteriema är relaterade till närvaro av nanopartiklar eller ej, samt vilken täthetsgrad av partiklar som behövs för adsorption. De olika ytoma 203/700, 801 och 802 kan separeras på ytan 800 med barriärer 803 för att underlätta användningen samt fabrikationen av ytan. Barriärerna kan bestå av nedsänkningar eller mellanrum mellan ytoma 203/700, 801 och 802 på ytan 800 så att det underliggande substratet 804 kommer i dagen. Alternativt kan barriärema bestå av upphöjningar mellan ytorna 203/700, 80l och 802, särskilt i de fall partikelgradienten applicerats på underliggande substratet 804.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytoma enlig ovan: l, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en ditiolmodifierad guldyta varpå fria ditioler mellan partiklarna reagerats med maleimide-PEG samt ytan på partiklarna reagerats med en funktionell tiol, exempelvis metylterminerad, aminterminerad, syraterminerad eller peptidterminerad, 2, en guldyta som modifierats med ditiol och maleimid-PEG, 3 en guldyta som modifierats med samma funktionella tiol som ytan på partiklama.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytoma enlig ovan: l, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en ditiolmodifierad guldyta varpå fria ditioler mellan partiklarna reagerats med maleimid-PEG, 2, en guldyta som modifierats med ditiol och maleimid-PEG, 3 en ren guldyta. Med denna produkt kan operatören själv välja vilket tiolreagens som ska användas. Det finns en stor mängd kommersiella tioler som har betydelse for adhesion, t.ex. tioler konjugerade med amingrupper, mono- och polysackarider.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytoma enlig ovan: l, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en ditiolmodifierad guldyta, 2, en guldyta som modifierats med ditiol, 3 en ren guldyta. Med denna produkt kan operatören sj älv välja både maleimidreagens som binder mellan partiklama och tiolreagens, som binder på partiklama. De experimentella möjligheterna for operatören ökar därmed ytterligare.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytoma enlig ovan: l, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en tiolsilanmodifierad glas eller kiselyta varpå fria tiolsilaner mellan partiklarna reagerats med maleimid-PEG samt ytan på partiklama reagerats med en funktionell tiol, exempelvis metylterrninerad, amintemiinerad, syraterminerad eller peptidterminerad, 2, en glas eller kiselyta som modifierats med tiolsilan och maleimid-PEG, 3 en guldyta som modifierats med samma funktionella tiol som ytan på partiklama.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytorna enlig ovan: 1, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en tiolsilanmodifierad glas eller kiselyta varpå fria tiolsilaner mellan partiklama reagerats med maleimid-PEG, 2, en glas eller kiselyta som modifierats med tiolsilan och maleimid-PEG, 3 en omodifierad guldyta. Med denna produkt kan operatören själv välja vilket tiolreagens som ska användas.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytorna enlig ovan: 1, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en tiol- eller aminsilanmodifierad glas eller kiselyta varpå silanema under och mellan partiklama tagits bort på sådant sätt, exempelvis genom plasmabehandling, att partiklama sintras fast i glas eller kiselytan varpå ytoma mellan partiklama reagerats med PEG-silan samt ytan på partiklama reagerats med en filnktionell tiol, exempelvis metylterminerad, aminterminerad, syraterminerad eller peptidterminerad, 2, en glas eller kiselyta som modifierats med PEG-silan, 3 en guldyta som modifierats med samma funktionella tiol som ytan på partiklarna.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytoma enlig ovan: l, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en tiol- eller aminsilanmodifierad glas eller kiselyta varpå silanema under och mellan partiklama tagits bort på sådant sätt, exempelvis genom plasmabehandling, att partiklama sintras fast i glas eller kiselytan varpå ytoma mellan partiklama reagerats med PEG-silan, 2, en glas eller kiselyta som modifierats med PEG-silan, 3 en omodifierad guldyta. Med denna produkt kan operatören själv välja vilket tiolreagens som ska användas.
En tillämpning av uppfinningen är en produkt bestående av en yta, exempelvis ett objektglas med de tre typytorna enlig ovan: 1, guldnanopartikelgradientyta där guldnanopartikelgradienten tillverkats på en tiol- eller aminsilanmodifierad glas eller kiselyta varpå silanerna under och mellan partiklarna tagits bort på sådant sätt, exempelvis genom plasmabehandling, att partiklarna sintras fast i glas eller kiselytan, 2, en glas eller kiselyta, 3 en omodifierad guldyta. Med denna produkt kan operatören själv välja ytkemi samt modifikationsmetod för de olika ytorna.
För ovan nämnda tillämpningar kan de tre typytoma vid fabrikation göras separat och sedan sättas samman på objektglaset med något adhesiv. Man kan också tänka sig att preparera typytorna direkt på objektglaset.
Vid enkla biopolymer adsorptionsförsök kan man använda ytkänsliga optiska metoder som ellipsometri och ytplasmon resonans (SPR). Ett specialfall av ytplasmonresonans är den s.k. avbildande iSPR-metoden som tillåter samtidig kvantifiering av såväl adsorberade nanopartiklar samt efterföljande bioadhesion i en hel gradient region (se exemplel). En uppställning för iSPR analys av en gradientyta illustreras i figur 9A. En apparat 900 for avbildande SPR såsom den beskriven i [17], vanligen styrd av en dator 905, appliceras i kontakt med ett SPR-substrat vanligen bestående av en glasyta 901 på vilken en tunn guldfilm 902 applicerats. Ovan guldfilmen appliceras en kammare 904 innehållande vätska, exempelvis buffert på så sätt att guldfilmen kommer i kontakt med vätskan.
Kammaren 904 kan ha ett inlopp 907 och ett utlopp 908 och fungera som flödessystem för att transportera vätska och analyter till och från ytan.
I en tillämpning av uppfinningen har guldytan 902 modifierats kemiskt med filmen 903 for att binda nanopartiklar från lösning och en gradient av nanopartiklar har applicerats på ytan. Vid mätning kan SPR-responsen från olika positioner på gradientytan relateras till partikeldensiteten vid denna position.
Utifall bioadhesion, exempelvis protein-, trombocyt- eller bakterieadsorption sker till gradientytan kan också detta detekteras som en additiv respons, figur 9B.
På senare tid har elektrokemiska tekniker och då särskilt impedansmätning använts for studier av ffa. cellers interaktion med ytor [18]. Elektrokemiska tekniker kan också användas for att uppskatta antalet nanopartiklar på en elektrodyta , detta gäller i synnerhet för ledande nanopartiklar t.ex. av guld [19]. I en tillämpning av uppfinningen beskriven i figur 10 appliceras en nanopartikelgradient på en yta 1000 vilken består av n partikelbindande ytor 1001 av ett elektriskt ledande material exempelvis guld som modifierats med kemin 1003 för att binda nanopartiklar. Ytoma 1001 placeras på ett icke ledande substrat 1002 på sådant sätt att ytorna 1001 kan fungera som elektroder elektriskt isolerade från varandra. Nanopartikelgradienten fabriceras på sådant sätt att den partikelbindande elektrodytan 1 på ytan 1000 får en hög partikeldensitet medan partikelbindande elektrodytan n på ytan 1000 får låg partikeldensitet. Detta kan ske genom att använda ytan 1000 såsom yta 203 i figur 4 och låta position 0 på ytan 1000 sammanfalla med x=0 i figur 4.
Ytan 1000 appliceras i kontakt med elektrolyt, exempelvis buffert, i en elektrokemisk cell 1004 som också kan ha ett inlopp 1005 och utlopp 1006 for att underlätta transport av elektrolyt och analyt till ytan 1000. Utöver elektroderna 1-n lokaliserade på ytan 1000 kan det for vissa tillämpningar behövas ytterligare en referenselektrod 1007 och en motelektrod 1008 applicerade i elektrolyten. I vissa tillämpningar kan även elektroderna 1007 och/eller 1008 vara placerade på ytan 1000. Samtliga elektroder 1-n på ytan 1000 samt i förekommande fall 1007 och 1008 kontakteras individuellt av ett system för elektrokemisk mätning 1009. Systemet 1009 kan vara ett system kapabelt till olika slags elektrokemiska mätningar exempelvis voltammetri, amperometri, coulometri, impedansspektroskopi eller impedansbestämining. Alternativt kan systemet 1009 vara ett system avsett för endast viss slags elektrokemisk bestämning såsom impedansmätning. Den elektrokemiska responsen från de olika elektroderna på ytan 1000 kan mätas antingen mellan olika elektroder på ytan 1000 eller genom att använda sig av elektroderna 1007 och 1008 i en konventionell trelektroduppställning [20]. Vid mätning kan den elektrokemiska responsen från olika elektroder med olika positioner på ytan 1000 relateras till partikeldensiteten vid denna position. Utifall bioadhesion, exempelvis celladhesion sker till gradientytan kan också detta detekteras som en additiv, vanligen negativ förändring av den elektrokemiska responsen. Utifall ett redox-aktivt ämne kommer i kontakt med ytan kan också detta detekteras som en additiv, vanligen positiv förändring av den elektrokemiska responsen.
Exempel 1. Utvärdering av graduell partikeladsorption med svepelektronmikroskopi Guldytor med storleken 11x20 mm fabricerades genom förångning av först 5 nm Cr och sedan 200 nm Au på substrat av SiO2. Dessa tvättades och förseddes med monolager av ditiol enligt den procedur som beskrivits utförligt i [1, 8]. I korthet så inkuberades de rena guldytoma i etanollösning av oktanditiol varpå de reaktiverades med ditiolthreitol (DTT). En elektrostatiskt stabiliserad guldpartikellösning med guldpartiklar i storleksordningen 10 nm i diameter tillverkades enligt den procedur som beskrivs i detalj i [1, 8]. Guldlösningen centrifugerades vid 16000 g för att reducera jonstyrkan i lösningen samt öka partikelkoncentrationen. Efter centrifugeringen späddes guldpartikelpelleten till en ungefärlig partikelkoncentration av 55 nM i rent vatten med en konduktivitet av 18,2 MQ*cm. Denna partikellösning hälldes i ett kärl avsett för gradienttillverkning enligt figur 5 varpå ett antal av de ditiolreparerade ytoma placerades i kärlet med ett visst avstånd till botten av detsamma. Därefter applicerades citratbuffert med koncentrationen 1 M och pH4.0 ibotten av gradientkärlet så att utryrmnet under ytoma fylldes med denna. Citratbufferten fick därefter ostört diffundera upp över ytoma under 30 minuter varefter proceduren avbröts genom att all vätska i gradientkärlet tömdes underifrån. I annan tillämpning så applicerades citratbuffert med koncentrationen 50 mM under ytoma vilken sedan fick diffundera under 90 minuter, vilket ger en längre gradient med svagare lutning relativt den som erhålls med 1 M buffert under 30 minuter.
Ytoma analyserades med svepelektronmikroskopi vid olika positioner på gradientytan. Ett urval av bilder presenteras i figur 11.
Exempel 2. Utvärdering av graduell partikeladsorption med hiälp av iSPR Linjära gradienter med 10 nm guldnanopartiklar preparerades som beskrivits i exempel 1 med hjälp av ditiolkemi. Som substrat användes glasytor på vilka ett tunt lager Au, ca 50 nm, förångats. Dessa ytor är lämpliga för analys med ytplasmonresonans, SPR. Efter gradienttillverkningen så placerades ytoma i ett instrument för avbildande SPR, vilket finns utförligt beskrivet i [l 7]. Två olika gradienter analyserades, se figur 12. En gradient hade preparerats med 50 mM citratbuffert som fått diffundera under 90 minuter (”lång” gradient) samt en gradient hade preparerats med 1M citratbufert under 30 minuter (”kort” gradient). Respektive partikelgradient hade också reagerats med maleimid-PEG för att minimera bioadhesion mellan de distribuerade partiklarna samt med oktantiol ovanpå partiklarna vilket gjorde ytan på partiklama hydrofob vilket främjar bioadhesion. Ett område om ca 1x5 mm analyserades för varje gradientyta, inom vilket hela eller väsentliga delar av gradienten avbildades.
SPR-våglängden som presenteras i 3D-grafens z-axel är proportionell mot yttäckningen av guldnanopartiklar. 1 figur 13 presenteras ett linjescan över en ”kort” gradient tillsammans med linj escan för en positiv kontrollyta, i detta fall en yta modifierad med endast oktanditiol, samt en negativ kontrollyta, modifierad med oktanditiol och maleimid-PEG. Varje linjescan representerar ett medelvärde av samtliga scan över ytan Exempel 3 Utvärdering av fibrinogenadsorption samt trombocvtadsorption till hvdrofoba nanopartikelgradienter med iSPR samt fluorescensmikroskopi.
”Korta” gradienter med 10 nm guldnanopartiklar fabricerades på guldytor avsedda för SPR-analys samt modifierades med maleimid-PEG och oktantiol enligt exempel 2 ovan. Detta gav gradienter av hydrofoba partiklar mot en bakgrund av proteinavvisande PEG. Ytoma analyserades med iSPR.
Sekventiellt adsorberades först fibrinogen (0.5 mg/ml i PB S) under 5 minuter och därefter trombocyter (väsentligen serumfri preparation från frisk donator) under 30 minuter till ytor med gradienter, positiva kontrollytor (endast ditiol) samt negativa kontrollytor (ditiol inodifierad med maleimid-PEG). I figur 14 presenteras responsen från frbrinogen- samt tromboytadsorption för en gradientyta samt en positiv kontrollyta. Blå kurva visar adsorptionen av fibrinogen, grön kurva det ackumulerade responsen från både fibrinogen samt trombocyter. Responsen frän underliggande ytor, motsvarande det som visas i figur 13, har subtraherats från resultaten i figur 14. Observera att den positiva ytan adsorberar såväl fibrinogen samt trombocyter homogent över ytan, medan gradientytan adsorberar såväl protein såsom trombocyter graduellt. De negativa kontrollytoma gav ingen väsentlig respons.
Efter trombocytadsorption så skölj des ytoma med PBS-buffert samt fixerades under 15 minuter med 2% glutaraldehyd. Ytorna färgades (infårgning av aktinskelett) enligt sedvanliga protokoll samt analyserades med fluorescensmikroskopi vid olika positioner på ytorna. Figur 15 visar representativa trombocyter vid positioner med hög (A) respektive låg (B) partikeltäckning.
Exempel 4. Utvärdering av mikrobiell adhesion till hvdrofoba nanopartikelgradienter ”Långa” gradienter med 10 nm guldnanopartiklar fabricerades på guldytor modifierades med maleimid-PEG och oktantiol enligt exempel 2 ovan. Detta gav gradienter av hydrofoba partiklar mot en bakgrund av proteinavvisande PEG. F imbrierade E-coli adsorberades till ytoma under statiska förhållanden samt utsattes for kontrollerad sköljning under tio minuter. Kvarvarande bakterier färgades med accredineorange samt DAPI varpå ytoma analyserades med lupp samt fluorescensmikroskop. Figur 16 visar en sektion av en gradientyta med adsorberade E-coli färgade med accredineorange vid låg förstoring samt en positiv kontrollyta (oktantiol) samt en negativ kontrollyta (ditiol modifierad med maleimid-PEG). Yttäckningen av nanopartiklar vid olika positioner i gradienten bestämdes med SEM, den relativa yttäckningen anges i respektive bild. Den infällda bilden visar två stycken bakterier färgade med DAPI vid större förstoring. Notera att utbredningen av bakterier förändras kraftigt vid 20% yttåckning. 10 Referenser 1. 9° 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Lundgren A. O., et al., Self-Arrangement Among Charge-Stabilized Gold Nanoparticles on a Dithiothreitol Reactivated Octanedithiol Monolayer. Nano Letters, 2008. 8(11): p. 3989-3992.
Adamczyk Z., et al., Structure and ordering in localized adsorption of particles.
Journal ofCo1loid and Interface Science, 1990. 140(1).
Hanarp P., et al., Control of nanoparticle film structure for colloidal lithography.
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering aspects, 2003. 214: p. 23- 36.
Johnson C. A. and Lenhoff A. M., Adsorption of charged latex particles on Mica studied by atomic force microscopy. Journal ofCo11oid and Interface Science, 1996. 179: p. 587-599.
Semmler M., et al., Dijfusional deposition of charged latex particles on water-solid interfaces at low ionic strength. Langmuir, 1998. 14: p. 5127-5132.
Kooij E. Stefan, et al., Ionic strength mediated self-organisation of gold nanocrystals: an AFM study. Langmuir, 2002. 18: p. 7677-7682.
Verwey E.J.W. and Overbeek J .Th.G., Theory of the stability of lyophobic colloids. 1948, Amsterdam: Elsevier Publishing Company Inc.
Lundgren A. O., PCT/SE2009/051060. 2009.
Arnold M., et al., Activation of integrin function by nanopatterned adhesive interfaces.
ChemPhysChem, 2004. 5: p. 383-388.
Michel R., et al., A novel approach to produce biologically relevant chemical patterns at the nanometer scale: selective molecular assembly patterning combined with colloidal lithography. Langmuir, 2002. 18: p. 8580-8586.
Elwing H., et al., A wettability gradient-method for studies of macromolecular interactions at the liquid solid interface. Jouma1ofCo11oid and Interface Science, 1987. 119(1): p. 203-210.
Kim M.S., Khang G., and Lee H.B., Gradient polymer surfaces for biomedical applications. Progress in polymer science, 2008. 33(1): p. 138-164.
Morgenthaler S., Zink C., and Spencer N.D., Surface-chemical and -morphological gradients. SOFT MATTER, 2008. 4(3): p. 419-434.
Liedberg B. and Tengvall P., Molecular gradients of omega-substituted alkanethiols on gold - preparation and chracterization. Langrnuir, 1995. 11(10): p. 3821-3827.
Grabar Katherine C., et al., Kinetic control of interparticle spacing in Au colloid- based surfaces: Rational nanometer-Scale Architecture. Joumal of the American Chemical Society, 1996. 118: p. 1148-1153.
Arnold M., et al., Induction of cell polarízation and migration by a gradient of nanoscale Variations in adhesive ligand spacing. Nano Letters, 2008. 8(7): p. 2063- 2069.
Andersson O., et al., Gradient Hydrogel Matrix for Microarray and Biosensor Applications: An Imaging SPR Study. Biomacromolecules, 2009. 10: p. 142-148.
K'oWino I. O. and Sadik O. A., Impedance spectroscopy: A powerful tool for rapid biomolecular screening and cell culture monitoring. Electroanalysis, 2005. 17(23): p. 2101-21 13.
Zhao J. J ., et al., Nanoparticle-mediated electron transfer across ultrathin self- assembledfilms. Joumal of Physical Chemistry B, 2005. 109(48): p. 22985-22994.
Bard A. J. and Faulkner L. R., Electrochemical Methods. 2:nd ed. 2001: John Wiley & Sons Inc.

Claims (12)

11 Patentkrav
1. En metod for att preparera en kontinuerlig gradient av antalet deponerade och elektriskt laddade nanopartiklar (1 -1000 nm) längs med en plan fast yta (sagd yta) som innefattar att mängden deponerade partiklar/ytenhet är relativt hög på den ena sidan av gradientregionen och relativt låg på den motsatta sidan och som också innefattas av att avståndet mellan de deponerade partiklarna regleras med hjälp av elektrostatisk repulsion av partiklar i lösning vid deponeringstillfallet, kännetecknad av att graden av elektrostatisk repulsion mellan deponerade partiklar åstadkommes genom avpassad diffusion av en salt-lösning in i lösning innehållande nanopartiklar.
2. Metod enligt (1) samt att diffusionen av saltlösningen åstadkommes genom att en saltlösning med relativt hög densitet och koncentration skiktas under saltfri lösning i en särskild anordning och att den gradvisa deponeringstätheten av mängd nanopartiklarna på den sagda ytan regleras genom diffusionstiden och koncentrationen av salt i saltlösningen.
3. Metod enligt (1) samt att diffusionen av saltlösningen görs från en avgränsad behållare som anbringas på en plan matris som också innehåller nanopartiklar och vars bottenyta helt eller delvis har kontakt med den sagda plana ytan
4. Metod enligt (l-3, 5) samt att nanopartiklama utgöres av metall, keramiskt material inklusive glas eller polymerrnaterial
5. Metod enligt (1-4) samt att sagda yta utgöres av metall, keramiskt material inklusive glas eller polymermaterial
6. Metod enligt (1 -5) samt att bindningskrafter mellan nanopartiklar och sagda yta helt eller delvis består av kovalent bindning metallbindning van der Waals-bindning vätebindning dipol- dipolbindning eller j on-dipolbindning.
7. Metod enligt (l- 2) samt att den sagda plana ytan utgöres av en guldyta som fått binda ditiolreagens och att sagda guldpartiklar kovalent också binder till tiol grupper på ditiolguldytan enligt tidigare känt förfarande
8. Metod enligt (1-2) samt att negativt laddade, men ej ytbindande, nanopartiklar blandas med ytbindande nanopartiklar vid deponeringstillfallet i avsikt att förbättra spridningsgrad, och förhindra klusterbildning av ytbindande deponerade partiklar.
9. Metod enligt (1-6) samt att en ytpreparation, avsedd för analys av adsorptionsfenomen, tillverkas så att ytpreparationen innehåller tre separata ytor varav en yta har samma ytkemi som partikelytan, en yta har samma ytkemi som den sagda ytan samt en yta som utgöres av sagd gradient yta.
10. Metod enligt (1-3, 9), samt att positioner markeras på den sagda gradientytan så att mikroskopisk analys av adhesionsförsök underlättas.
11. Metod enligt (1-3, 9), samt att utvärderingsmetoden vid adsorptionsförsök på sagd gradientyta utgöres av iSPR
12. Metod enligt (l-3, 9), samt att utvärderingsmetoden vid adsorptionsförsök på gradientyta utgöres av elektrokemisk metodik på en for ändamålet avsedd gradientyta med närliggande elektriskt isolerade avsnitt.
SE1050866A 2010-08-24 2010-08-24 En metod för att preparera en plan yta med en kontrollerad täthetsgradient av deponerade partiklar i nanostorlek SE535087C2 (sv)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050866A SE535087C2 (sv) 2010-08-24 2010-08-24 En metod för att preparera en plan yta med en kontrollerad täthetsgradient av deponerade partiklar i nanostorlek
EP11757205.7A EP2608896B1 (en) 2010-08-24 2011-08-24 A method for preparing a surface with a controlled coverage of nanograde particles
PCT/EP2011/064582 WO2012025576A1 (en) 2010-08-24 2011-08-24 A method for preparing a surface with a controlled coverage of nanograde particles
JP2013525302A JP6114192B2 (ja) 2010-08-24 2011-08-24 ナノグレード粒子の制御された被覆率を有する表面を調製する方法
ES11757205.7T ES2663833T3 (es) 2010-08-24 2011-08-24 Un método para preparar una superficie con una cobertura controlada de partículas de calibre nanométrico
DK11757205.7T DK2608896T3 (en) 2010-08-24 2011-08-24 A PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A SURFACE WITH A CONTROLLED COATING OF NANOPARTICLES
CN201180051333.1A CN103180055B (zh) 2010-08-24 2011-08-24 制备具有受控的纳米级粒子覆盖率的表面的方法
US13/818,541 US9566604B2 (en) 2010-08-24 2011-08-24 Method for preparing a surface with a controlled coverage of nanograde particles
US15/394,140 US10274415B2 (en) 2010-08-24 2016-12-29 Method for preparing a surface with a controlled coverage of nanograde particles
JP2017048302A JP6462746B2 (ja) 2010-08-24 2017-03-14 帯電したナノ粒子の連続勾配を有する表面、接着現象の分析用の装置、ならびに表面および装置の使用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050866A SE535087C2 (sv) 2010-08-24 2010-08-24 En metod för att preparera en plan yta med en kontrollerad täthetsgradient av deponerade partiklar i nanostorlek

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1050866A1 true SE1050866A1 (sv) 2012-02-25
SE535087C2 SE535087C2 (sv) 2012-04-10

Family

ID=44651681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1050866A SE535087C2 (sv) 2010-08-24 2010-08-24 En metod för att preparera en plan yta med en kontrollerad täthetsgradient av deponerade partiklar i nanostorlek

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9566604B2 (sv)
EP (1) EP2608896B1 (sv)
JP (2) JP6114192B2 (sv)
CN (1) CN103180055B (sv)
DK (1) DK2608896T3 (sv)
ES (1) ES2663833T3 (sv)
SE (1) SE535087C2 (sv)
WO (1) WO2012025576A1 (sv)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201204579D0 (en) * 2012-03-15 2012-05-02 Univ Nottingham Trent Coating metal oxide particles
EP3091347A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-09 The European Union, represented by the European Commission Screening of nanoparticle properties
EP3872168A1 (en) 2020-02-28 2021-09-01 Cline Scientific AB Chondrocyte differentiation
EP4056271A1 (en) 2021-03-10 2022-09-14 Cline Scientific AB Quantification of cell migration and metastatic potential of tumor cells
CN116251951B (zh) * 2023-03-10 2023-11-10 清华大学 一种基于界面张力梯度-静电引力复合制备金属纳米颗粒自组装层的方法及其应用

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025202A (en) 1995-02-09 2000-02-15 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers and detection methods therewith
US5609907A (en) 1995-02-09 1997-03-11 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers
US6242264B1 (en) 1996-09-04 2001-06-05 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers having size and density gradients
DE10144252A1 (de) 2001-08-31 2003-03-27 Fraunhofer Ges Forschung Nanopartikel mit daran immobilisiertem biologisch aktivem TNF
FI118061B (sv) 2001-09-24 2007-06-15 Beanor Oy Förfarande och biogivare för analys
DE10200648A1 (de) 2002-01-10 2003-07-24 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung Optischer Elemente mit Gradientenstruktur
US6972155B2 (en) 2002-01-18 2005-12-06 North Carolina State University Gradient fabrication to direct transport on a surface
CN1646912A (zh) 2002-04-03 2005-07-27 独立行政法人科学技术振兴机构 担载了聚乙二醇化纳米粒子的生物传感器芯片表面
WO2005015792A2 (en) 2003-08-06 2005-02-17 Purdue Research Foundation Fabrication of nanoparticle arrays
US7750352B2 (en) 2004-08-10 2010-07-06 Pinion Technologies, Inc. Light strips for lighting and backlighting applications
US8097742B2 (en) 2005-01-20 2012-01-17 Agency For Science, Technology And Research Water-soluble, surface-functionalized nanoparticle for bioconjugation via universal silane coupling
DE102005026485A1 (de) 2005-06-09 2006-12-14 Bayer Technology Services Gmbh Hydrophile Nanoteilchen mit funktionellen Oberflächengruppen, deren Herstellung und Verwendung
US20070127164A1 (en) 2005-11-21 2007-06-07 Physical Logic Ag Nanoscale Sensor
FR2893934B1 (fr) 2005-11-25 2008-11-14 Commissariat Energie Atomique Dispositif nanostructure
EP2351610A3 (en) 2006-03-28 2011-10-12 Inanovate, Inc. Nano-particle biochip substrates
KR100900955B1 (ko) * 2006-12-06 2009-06-08 한국전자통신연구원 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법
JP5412294B2 (ja) * 2007-02-14 2014-02-12 本田技研工業株式会社 原子層堆積法によりサイズ制御され空間的に分散されるナノ構造の製造方法
US20090098366A1 (en) 2007-09-07 2009-04-16 Northwestern University Methods of coating surfaces with nanoparticles and nanoparticle coated surfaces
US20110245528A1 (en) 2008-09-23 2011-10-06 Schwartz C Eric Therapeutic compounds
US8267681B2 (en) * 2009-01-28 2012-09-18 Donaldson Company, Inc. Method and apparatus for forming a fibrous media
CN101993467B (zh) 2009-08-24 2015-12-09 香港科技大学 在纳米颗粒表面控制功能分子密度的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6114192B2 (ja) 2017-04-12
US20130180326A1 (en) 2013-07-18
EP2608896A1 (en) 2013-07-03
US10274415B2 (en) 2019-04-30
CN103180055A (zh) 2013-06-26
EP2608896B1 (en) 2017-12-27
SE535087C2 (sv) 2012-04-10
ES2663833T3 (es) 2018-04-17
JP6462746B2 (ja) 2019-01-30
JP2017189764A (ja) 2017-10-19
DK2608896T3 (en) 2018-03-26
WO2012025576A1 (en) 2012-03-01
US20170241896A1 (en) 2017-08-24
CN103180055B (zh) 2014-12-31
US9566604B2 (en) 2017-02-14
JP2013541410A (ja) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6462746B2 (ja) 帯電したナノ粒子の連続勾配を有する表面、接着現象の分析用の装置、ならびに表面および装置の使用
Wanunu et al. Coordination-based gold nanoparticle layers
Li et al. Superamphiphilic TiO2 composite surface for protein antifouling
Hirschfeld-Warneken et al. Cell adhesion and polarisation on molecularly defined spacing gradient surfaces of cyclic RGDfK peptide patches
Valsesia et al. Direct quantification of nanoparticle surface hydrophobicity
KR101474844B1 (ko) 분광 분석 센서 및 이의 제조 방법
Wargacki et al. Fabrication of 2D ordered films of tobacco mosaic virus (TMV): processing morphology correlations for convective assembly
Wang et al. The effect of gold nanoparticles on the impedance of microcapsules visualized by scanning photo-induced impedance microscopy
Greben et al. Immobilization and surface functionalization of gold nanoparticles monitored via streaming current/potential measurements
Zhu et al. Monolayer arrays of nanoparticles on block copolymer brush films
Giraud et al. Amino-functionalized monolayers covalently grafted to silica-based substrates as a robust primer anchorage in aqueous media
Wang et al. Biocompatible hydrophilic modifications of poly (dimethylsiloxane) using self-assembled hydrophobins
Bridonneau et al. Self-assembly of nanoparticles from evaporating sessile droplets: Fresh look into the role of particle/substrate interaction
Fan et al. Size-selective deposition and sorting of lyophilic colloidal particles on surfaces of patterned wettability
Bouffier et al. Modulation of wetting gradients by tuning the interplay between surface structuration and anisotropic molecular layers with bipolar electrochemistry
KR101836226B1 (ko) 금 나노입자와 고분자 코팅을 활용한 고효율 바이오칩의 제조방법 및 그에 의한 바이오칩
Sopoušek et al. Thick nanoporous matrices of polystyrene nanoparticles and their potential for electrochemical biosensing
Xue et al. Printed highly ordered conductive polymer nanowires doped with biotinylated polyelectrolytes for biosensing applications
US20100015718A1 (en) Substrate for analyzing coverage of self-assembled molecules and analyzing method using the same
KR101634332B1 (ko) 분광 분석 센서
US7752931B2 (en) Nanopatterned surfaces and related methods for selective adhesion, sensing and separation
Pan et al. Tunable nanochannel resistive pulse sensing device using a novel multi-module self-assembly
Kotsev et al. Refractive index of transparent nanoparticle films measured by surface plasmon microscopy
Tauk et al. Thin phosphatidylcholine films as background surfaces with further possibilities of functionalization for biomedical applications
WO2008069479A1 (en) Substrate for analzing coverage of self-assembled molecules and analyzing method using the same