2D-Mikromusterung von Polydopamin durch fs-Laserabtastung
Quelle: BAM, Fachbereich Physik und chemische Analytik der Polymere
Die Oberflächenfunktionalisierung durch molekulares Design spielt eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, Materialien neue Funktionalitäten zu verleihen. Polydopamin (PDA) ist hierbei als universelle Plattform für die Oberflächenmodifizierung von großem Interesse, da es nahezu jedem Material unabhängig von seiner chemischen Zusammensetzung einzigartige chemische und physikalische Eigenschaften verleiht. Die bestehenden konventionellen Methoden der PDA-Mikrostrukturierung weisen jedoch erhebliche Einschränkungen hinsichtlich der Präzision und der Kontrolle über die Strukturmorphologie auf, was fortschrittliche PDA-Anwendungen behindern. In dieser Arbeit bieten wir eine Lösung für dieses Problem, indem wir zum ersten Mal die Mikrostrukturierung feiner 2D-Polydopamin-Mikrostrukturen mit Hilfe der Multiphotonenlithographie-Technik präsentieren. Wir verwenden einen organischen Photoinitiator, um den Aufbau von PDA unter NIR fs gepulstem Laserlicht zu ermöglichen. Die Mikrostrukturierung ist unter verschiedenen Bedingungen möglich, z. B. unter alkalischen, neutralen und leicht sauren pH-Werten verschiedener Puffer sowie nur mit DI-Wasser. Darüber hinaus können die Morphologie und die Dicke der PDA-Mikrostruktur durch die Geschwindigkeit und die Leistung des Laserstrahls gut gesteuert werden, was die Möglichkeit eröffnet, Strukturen mit einem Topographie-Gradienten zu erzeugen. Der vorgestellte Ansatz kommt ohne Fotomaske oder Mikrostempel aus und bietet eine hohe Kontrolle über das Musterdesign sowie eine räumliche und zeitliche Mikrostrukturierung mit einer Auflösung von bis zu 0,8 µm. Die hergestellten PDA-Mikrostrukturen lassen sich leicht nachfunktionalisieren und als Primer für die kovalente Immobilisierung von Proteinenzymen für die weitere Proteindetektion verwenden. Der hier vorgestellte Weg der PDA-Strukturierung kann neue Anwendungsbereiche erschließen, in denen extreme Präzision der PDA- Mikrostrukturierung und Morphologiekontrolle erforderlich sind. Mögliche Anwendungen sind Mehrkomponenten-Funktionselemente, Mikrofluidik oder Lab-on-a-Chip-Systeme.
High-Precision Micropatterning of Polydopamine by Multiphoton Lithography
Ievgeniia Topolniak, Anna Maria Elert, Xenia Knigge, Goksu Cinar Ciftci, Jörg Radnik, Heinz Sturm
veröffentlicht in Advanced Materials, Online-Veröffentlichung, Artikel 2109509
BAM Fachbereich Oberflächenanalytik und Grenzflächenchemie und Fachbereich Physik und chemische Analytik der Polymere