Диссертация (1097910), страница 6
Текст из файла (страница 6)
(Изображения из:Laurell_Technologies, Technical note #100- The spin coating process (coating101). In Manual Instructions for Laurell Tehnology spin coaters ed.; 2007.Brewer-Science Spin coater theory:http://www.brewerscience.com/products/cee-benchtop-products/cee-technicalinformation/spin-coater-theory/#spcpd).40Рис.1.3.3.Покрытиеполученноеметодомцентрифугирования.Стрелками указана граница покрытой полимером области.Метод высушивания из раствораСополимеры растворяли в обезвоженном этаноле до концентрации 4%w/v. Плотность пленки для расчета толщины покрытия оценивали как 1г/см3. Для получения гладких и прозрачных покрытий раcтвор полимераоставляливпарах этанола в течение ночи, после чего образцыпомещались в вакуумную печь при температуре 40 0С и давлении 600mBar на 18 часов (продолжительностьварьировать).Заметим, чтои температурасушки моглимедленная сушка – необходимыйтехнологический этап при получении прозрачных и гладких покрытий.Рис.
1.3.4. иллюстрирует характер поверхности, возникающей прибыстрой сушке покрытия.41Рис.1.3.4. (a) Негомогенное покрытие на основе поли-(N-ИПААм-со-Nтрет-БААм).Высокоезначениешероховатостисвязаноснеоптимальным и быстрым процессом сушки; (б) фазово-контрастноеизображение неоднородной полупрозрачной пленки.Получение молекулярных сеток (гидрогелей) на основе поли-(N-ИПААмААБФ)Покрытия получали методом центрифугирования, описанному выше длягомополимера поли-N-ИПААм. После высушивания покрытия облучалиУФ. В качестве источника излучения использовалиртутнуюлампумощностью 400 Ватт, (Photochemical Reactors Ltd).
В стандартныхусловиях время облучения составляло 20 мин. Образцы размещались нарасстоянии 10 см от лампы. Степень фотореакции контролировали припомощи спектрофотометра UV-VIS Shimadzu 1600.421.4 Методы исследования термочувствительных покрытийОпределение толщины покрытияМетод центрифугирования позволяет получать покрытия толщиной отнесколькихнм.Притакихтолщинахмногиеповерхностныехарактеристики метериала могут отличаться от объемных, кроме того,существеннымоказываетсявлияниеСледовательно,необходимобылонанометровых покрытий.подлежашеготочносубстрата.оцениватьтолщинуТолщину покрытий оценивали при помощилазерной поверхностной профилометрии (Zygo Newview 100), атомносиловой микроскопии(Veeco Dimension 3100)и сканирующейэлектронной микроскопии с использованием алгоритмов и программногообеспечения MeX®.Определение толщин покрытий методом лазерной профилометрииМетодлазерной профилометрии применялся в сочетании с лазернойабляцией полимерного покрытия.
В экспериментах по лазерной абляции вкачестве субстрата-подложки использовалось кварцевое стекло. Лазернаяобработкаповерхностипозволялалокальноудалять(«сжигать»)полимерное покрытие, оставляя нативным кварцевое стекло.Лазерная абляция полимерных покрытий. Эксимерный ArFлазер (ATLAtlex®, Wermelskirchen, Germany) интегрированный в механическуюплатформу (Optec MicroMaster®, Frameries, Belgium) использовали дляудаления полимерного покрытия. Длина волны составляла 193 нм,продолжительность импульса - несколько нс,частота 200 гц, плотностьэнергии излучения – 66 mJ/cm2. Для прожигания выделенных областейиспользовалась фотомаска.
Размер области абляции - 400 µm×400 µm. Вэкспериментах по лазерной абляции в качестве субстрата-подложки43использовалось кварцевое стекло. Методикулокального прожиганияпокрытия иллюстрирует рис.1.4.1 , на котором определены 9 зон абляциина полимерном покрытии.Для анализа случайно выбирались 4 из 9 зон.Измерения проводили на 4-ех образцах.Рис. 1.4.1. а) Зоны лазерной абляции на покрытии из поли-N-ИПААм,полученном методом центрифугирования. Сканирующая электроннаямикроскопия. б) Зона абляции при большем увеличении.Профилометрия.
В работе использовали интерферометрбелого светаZygo Newview 100 с объективом Миро 20Х. Определялась высота зоныабляции. Типичные профилиисследуемой зоны для различных толщинприведены на рис. 1.4.2.44Рис. 1.4.2. а) Зона абляции покрытия на основе поли-(N-ИПААм-со-Nтрет-БААм). Толщина покрытия ~ 950 нм. б) Зона абляции покрытия наоснове поли-(N-ИПААм-со-ААБФ). Толщина покрытия составляет ~ 50нм.Атомно- силовая микроскопия (АСМ).определенияхарактеристик топографииАСМ использовалась дляповерхности,атажедляизмерения толщины полимерных покрытий. Эксперименты проводилисьнасканирующем силовом микроскопе Veеco Dimension 3100 AFM(Digital Instruments, Santa Barbara, CA), в моде Tapping.программного обеспечения Veeco Nanoscope ® IIIоценивалисреднюювысотумеждуподложкойПри помощи(версия 5.12r5)иповерхностьюполимерного покрытия.
Размер сканируемой области составлял 10х10мкмили 100х100 мкм. Частота сканирования составляла 1 Гц, количествоточек 512x512. Изображение зоны абляции, полученное АСМ приведенона рис. 1.4.3.45Рис.1.4.3. Анализ зон абляции методом АСМ. На рисунке приведеныграницы зоны абляции.Сканирующая электронная микроскопия.Изображения получали намикроскопе Hitachi S-4700 SEM. Перед анализом образцы напылялизолотом.получалиДля определениячисленных характеристикстерео изображениеисследуемого образца.поверхностиДля этогоплоскость с препаратом поворачивали на ± 5 ° от начальной позиции иполучали 3 соответствующих изображения.Пакет программMeX®формировал 3-ех мерное изображение и оценивал параметры поверхности(рис.
1.4.4 ). Сравнительные результаты для пленок толщиной 100 нмпредставлены в таб. 1.4.1.46Таб. 1.4.1. Сравнительные результаты определения толщин покрытийна основе поли-N-ИПААм, полученных методом центрифугирования.МетодТолщинаПрофилометрия104±9 нмАСМ106±6 нм3D-SEM & MeX®102±5 нмРис.1.4.4. Скриншот программы анализа стереоизображений MeX®.Анализ химической структуры покрытийЭлементный анализ верхних слоев покрытий проводили при помощифотоэлектронной спектроскопии на спектрометрахHitachi FTIR-8300 иAXIS 165. Толщина измеряемой зоны покрытия составляла ~ 10 мкм.47Эксперименты были проведены С. Белошапкиным, Университет г.Лимерик, Ирландия.ДанныйИнфракрасная спектроскопия полного отражения.методиспользовали для контроля нанесения покрытий при оптимизацииметода центрифугирования.Измерения проводились на ИК-спектрометре FTIR-8300 (Shimadsu). Типичные спектр для покрытиятолщиной 100 мкм представлен на рис.
1.4.5.80%T78767472704000350030002500200017501500125010006 8 6 .6 16 5 5 .7 59 2 5 .7 78 7 9 .4 81 1 7 2 .6 41 1 3 0 .2 11 0 9 9 .3 51 0 3 7 .6 39 8 3 .6 31 3 6 9 .3 71 3 3 8 .5 11 2 7 6 .7 91 2 4 2 .0 71 4 5 8 .0 81 5 5 4 .5 21 6 5 0 .9 51 9 1 3 .2 51 9 8 2 .6 92 1 0 6 .1 22 3 2 2 .1 32 6 8 4 .7 32 6 5 0 .0 13 2 9 8 .0 53 2 7 8 .7 63 2 2 0 .9 03 0 7 8 .1 82 9 7 0 .1 72 9 2 7 .7 42 8 7 3 .7 4663 4 6 7 .7 7687501/cmРис.1.4.5.
Типичные спектр ИК-спектр покрытия на основе поли-NИПААм толщиной 100 мкм.Наиболее характерными пиками поглощения, например,являютсяпик характерный для нормальных колебаний двойной связи(около 1650 см-1, Амид I), а также пик соответствующий С-N-H( 1550 см-1, Амид II) (Coates, 2000).48С=ООпределение смачиваемости субстратовКраевыеуглысмачиванияопределялинагониометре,разработанном в группе А.В.Горелова, на основе Newport Optics сдополнительными оптомеханическими устройствами Newport Opticsи Edmund Optics. Измерения проводили при 37 °С.
Начальный размеркапли составлял приблизительно 3мм. Краевой уголнатеканияопределялся путем численного анализа профиля капли в точкеконтакта. Скорость натекания не превышала 0.5 мм/мин. Анализизображения (рис.1.4.6), получаемого при помощи видеокамеры(Sony CCD camera (XC-75)) каждые 1-3 сек., был проведен сиспользованием программного обеспечения DROPimage (Rame-HartInc) и граббера Data Translation DT 3155.Рис.
1.4.6. Определение краевого угла натекания.49Определение механических характеристик покрытийМеханические свойства термочувствительных покрытий определялиметодом наноиндентации. Эксперименты проводили на наноиндентореNano-Hardness-Tester (NHT, CSM Instruments), и высокочувствительномнаноинденторе(UltraNanoindentationTester(UNHT),NHTCSMInstruments, Швейцария).Индентирование на Nano-Hardness-Tester (NHT, CSM Instruments).Исследовалисьсополимерыполи-(N-ИПААм-со-N-трет-БААм)смолярным отношеним 100/0, 85/15, 65/35, 50/50 и 0/100 .
Былиспользованинденторнаконечником.(пирамида)БерковичасалмазнымКалибровка осуществлялась согласно (Oliver andPharr, 1992; Pharr, 1998). Для калибровки использовалось кварцевоестекло.Толщина покрытийсоставляла 10-20 мкм.Глубинапогружения индентора не превышала 10% от толщины образцов.Для определения модуля Юнга и твердости был использован режимциклической нагрузки образцов.Значение максимальной приложеннойсилы составляло 3 мН. Для минимизации остаточных пластическихдеформаций модуль упругости определялся по кривой разгрузки послечетвертогоцикла индентации.
Всего было проведено 16 измерений,каждое из которых включало в себя 4 цикла.Индентирование на Ultra Nanoindentation Tester (UNHT).Измерения при помощи ультрананоиндентора были проведенысовместно с компанией-производителем оборудования CSM Instrumentsна их оборудовании в их исследовательском центре (Peseux, Switerland).Ультрананоинденторпозволялприкладывать50кобразцусилысхарактерными значениями ~ 10 нм (ср.
Значение силы при обычноминдентировании составляло 3 мН). Малые значения приложенных силпозволили измерять механические характеристики поверхностных слоевпокрытия. В экспериментах исследовали покрытия на основе поли-(NИПААм), полученные методом высушивания из раствора (толщина 4 мкм)иметодомцентрифугирования(толщина614нм).Основныехарактеристики процесса индентации представлены в таб.1.4.2.Таб.1.4.2.Основныепараметрыиндентированияультрананоинденторе CSM Instruments (Peseux, Switerland).СтандартныйтестЦиклическийрежимИнденторБерковичБерковичСкорость подводки700nm/min700nm/minСила в моментконтакта5µN10µNПервая нагрузкаN/A20µNСкорость нагрузки40µN/minN/AМаксимальнаянагрузка20µN200 or 500µNПродолжительностьпри максимальнойнагрузке45s60sСкорость разгрузки40µN/minN/AВремя разгрузкиN/A1mN/minЦиклыN/A10/20/30 cycles51на1.5 Методы анализа клеточных популяций, цитосовместимости ибесферментного снятия клеток и клеточных пластовКлеточные культурыЛинии мышиных фибробластовсирийского хомячка BHK –21,мартышки Vero и HEp-2фибробласты L929, фибробласты почекэпителиальные клетки почек зеленой(карцинома гортани), фибробластов 3Т3,эпителиальных клеток HeLa культивировали в стандартных условиях при37°С и 5% СО2.
Клетки культивировали в среде DMEM, содержащей 10%эмбриональной сыворотки коров. Антибиотики и L-глутамина добавлялив случае необходимости согласно стандартным протоколам.Первичные эндотелиальные клетки вены пупочногоканатика(HUVEC) культивировали в специализированнной среде (EBM-2) сдобавкамидляданнойкультивирования отсреды культивирования.Cambrex Ltd.КлеткиисредаВ экспериментах использовалиськлетки 6-9 пассажей. Фенотип эндотелиальных клеток качественноподтверждали по прокраске на фактор фактор Виллебранда и PECAM-1(рис.2.2.1) согласно протоколам от фирмы-поставщика (Müller et al.,2002).Мезенхимальные стволовые клетки человека (МСК) культивирвали на35-мм чашках Петри изПСКК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
