En närbild av mikroskaliga pelare som bildades - eller, fotostrukturerad — i OSTE-polymeren med UV-ljus. Kredit:Kungliga Tekniska Högskolan
Forskare vid Kungliga Tekniska Högskolan har utvecklat en ny polymer lämpad för fotostrukturering, vilket öppnar nya möjligheter för medicinsk diagnostik, biofotonik och 3D-utskrift.
Den så kallade off-stoichiometric thiol-enes (OSTE) polymeren utvecklades vid KTH specifikt för att möta behovet av ett material som lämpar sig för både experimentell prototypframställning och storskalig tillverkning av laboratorier-på-ett-chip-eller, miniatyriserade bioanalytiska laboratorier.
"Det kan vara mycket användbart i en mängd olika applikationer som diagnostiska verktyg nära patienten, " säger en av utvecklarna, Tommy Haraldsson, docent på avdelningen Mikro och Nanosystem på KTH.
En av de unika egenskaperna hos OSTE-polymer är att dess yta är kemiskt reaktiv utan att tillsätta något eller förbereda ytan på ett speciellt sätt. Nu, en annan fördel har avslöjats.
I februarinumret av Nature publishing group journal Mikrosystem och nanoteknik , författarna rapporterar upptäckten att vid exponering för UV-ljus, polymerens molekyler ordnar sig på ett sätt som avsevärt förbättrar fotostruktureringen.
Fotostrukturering är en teknik genom vilken UV-ljus används för att stelna mikroskaliga 3D-former i flytande polymer. "Dessa mikrostrukturer kan styra ljus, som med vågledare. Eller de kan användas för att kontrollera vätskeflödet, som med mikrofluidiska kanaler, säger Gaspard Pardon, en post-doc forskare i mikro och nanosystem vid KTH.
En närbild av mikroskaliga pelare som bildades - eller, fotostrukturerad — i OSTE-polymeren med UV-ljus. Kredit:Kungliga Tekniska Högskolan
Ända tills nu, huvudklassen av polymerer som KTH-materialet tillhör, tiolensampolymerer, har ansetts vara olämplig för fotostrukturering.
"Med denna nya förståelse av de underliggande mekanismerna och materialegenskaperna tillgängliga, vi kan också förutse framtida spännande applikationer, " Förlåt säger.
"Biofotonik är ett sådant område, " Pardon säger. Biofotonik utnyttjar ljus och andra former av strålningsenergi för att förstå hur celler och vävnader fungerar. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt för forskare att se, mäta, analysera och manipulera biologiskt material på ett sätt som aldrig tidigare varit möjligt.
"Vi började även testa 3D-utskrift av vårt nya material. Genom att ta fram 3D-strukturer som har materialets speciella ytkemiska egenskaper, det skulle tillåta polymeren att användas i en mängd nya tillämpningar, " han säger.
OSTE-polymeren utvecklades under de senaste fem åren för att överbrygga "lab-to-fab-gap", och skapa ett alternativ till suboptimala off-the-shelf material som nu används för konceptuell utveckling av lab-on-a-chip-enheter. De dominerande materialen som används idag är kända för att ha dåliga mekaniska eller kemiska egenskaper, såsom absorption av små molekyler och svårigheter med permanent ytmodifiering.
Med KTH-materialet är det dock möjligt att enkelt lägga till olika lager av material eller att modifiera ytegenskaperna för att hantera mikroskopiska flöden av vätskor, utan att använda lim eller på annat sätt behandla materialytan. En annan möjlighet är att materialet tillåter enkel förändring av ytans vätbarhet och kemi.
"Vi kan också integrera känsliga biomaterial och bioreagens, och tillverkningskostnaden minskar potentiellt eftersom materialet är så lätt att arbeta med, " Förlåt säger.
