Φωτοχημική Τροποποίηση Λεπτών Πολυμερικών Υμενίων Για Εφαρμογές Στη Νανοβιοτεχνολογία

Abstract

Κατά τη διάρκεια της Διδακτορικής Διατριβής διερευνήθηκαν δυνατότητες χρησιμοποίησης υμενίων φωτολιθογραφικών υλικών για τη σχηματοποίηση μικρών βιομορίων, πρωτεϊνών και κυττάρων και αναπτύχθηκαν μέθοδοι για την επίτευξη αυτού του σκοπού. Επιλέχθηκε η χρησιμοποίηση πολυμερικών υμενίων, επειδή αυτά είναι πιο ανθεκτικά σε σχέση με τα Αυτοοργανωμένα Μονομοριακά Στρώματα και είναι εύκολο να σχηματοποιηθούν με τροποποίηση καθιερωμένων τεχνικών φωτολιθογραφίας. Οι προτεινόμενες προσεγγίσεις έχουν τα πλεονεκτήματα των μεθόδων που στηρίζονται στη φωτολιθογραφία δηλαδή υψηλή ακρίβεια, επαναληψιμότητα, δυνατότητα χρήσης σε διάφορα υποστρώματα και εύκολη ενσωμάτωση σε διεργασίες κατασκευής Μικροσυστοιχιών και Βιο-Μικροηλεκτρομηχανικών Συστημάτων και γενικότερα σε διεργασίες μαζικής παραγωγής.Στο πρώτο μέρος της Διδακτορικής Διατριβής επιτεύχθηκε η ανάπτυξη διεργασίας για τη σχηματοποίηση βιομορίων με χημική πρόσδεση σε σχηματοποιημένο λιθογραφικό υμένιο εποξειδικής ρητίνης. Η καινοτομία αυτής της προσέγγισης έγκειται στο γεγονός ότι η τροποποίηση της επιφάνειας για την ομοιοπολική πρόσδεση των βιομορίων και η φωτολιθογραφία επιτελούνται από το ίδιο υλικό οδηγώντας σε μία μη χρονοβόρα διεργασία ενός σταδίου. Παράλληλα, αξιοποιείται η δυνατότητα λιθογραφίας υψηλής διακριτικής ικανότητας που παρέχει το φωτολιθογραφικό υλικό που επιλέχθηκε, το οποίο ήταν εποξειδική ρητίνη που περιείχε φωτοπαραγωγό οξέος. Χρησιμοποιώντας έκθεση στο βαθύ υπεριώδες και εκτύπωση επαφής με βελτιστοποίηση της λιθογραφικής διεργασίας κατασκευάστηκαν συστοιχίες του θειϊκού Ν-υδροξυηλεκτριμιδοεστέρα της βιοτίνης μέχρι 0.5 μm στις οποίες ακινητοποιήθηκε επιτυχώς στρεπταβιδίνη.Στο δεύτερο μέρος της Διδακτορικής Διατριβής ένα φωτολιθογραφικά σχηματοποιήσιμο υλικό, το οποίο ανθίσταται στην προσρόφηση πρωτεϊνών και στην προσκόλληση κυττάρων, αξιοποιήθηκε για την επιλεκτική ακινητοποίησή τους. Η διεργασία αυτή βασίζεται στη σχηματοποίηση υμενίων πολυ(βινυλικής αλκοόλης) μέσω φωτοχημικά προκαλούμενης διασταύρωσης. Ακολουθώντας την προτεινόμενη φωτολιθογραφική διεργασία κατασκευάστηκαν δομές μέχρι 2.5 μm πάνω από υμένιο πολυστυρενίου. Οι σχηματοποιημένες επιφάνειες εμβαπτίστηκαν σε διαλύματα πρωτεϊνών και παρατηρήθηκε ότι οι πρωτεΐνες ακινητοποιούνται μόνο στις περιοχές του πολυστυρενίου, ενώ δεν προσροφώνται στις δομές της πολυ(βινυλικής αλκοόλης). Στη συνέχεια εφαρμόζοντας τη σχηματοποίηση της πολυ(βινυλικής αλκοόλης) επιτεύχθηκε η επιλεκτική προσκόλληση κυττάρων σε κατάλληλα υποστρώματα.