Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc polymer vi mô độc lập 3D với hình dạng sinh học và đặc điểm nano
Tóm tắt
Các cấu trúc polymer vi mô với hình dạng ba chiều (3D) phức tạp và các đặc điểm ở quy mô nano đã được tổng hợp bằng cách sử dụng các lớp vỏ vi silica từ sinh vật phù du (tảo đơn bào) làm khuôn tạm thời. Các lớp vỏ diatom đã được ngâm trong dung dịch loãng các tiền chất polymer trong các dung môi dễ bay hơi. Sau khi chiết xuất và bay hơi dung môi, các màng mỏng thu được trên các lớp vỏ đã được liên kết chéo để tạo thành các lớp polymer cứng. Quá trình hòa tan silica chọn lọc sau đó đã tạo ra các cấu trúc polymer độc lập giữ nguyên hình dạng và các tính năng tinh vi của lớp vỏ. Bằng cách sử dụng các khuôn sinh học có khả năng tái tạo chính xác về mặt di truyền và song song quy mô lớn, có thể tạo ra một số lượng lớn các cấu trúc vi mô/nano polymer có hình dạng 3D giống hệt nhau cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Từ khóa
#cấu trúc polymer vi mô #sinh vật phù du #khuôn tạm thời #polymer #đặc điểm nano #tái tạo di truyềnTài liệu tham khảo
Y. Yang, C. Zeng, and L.J. Lee: Three-dimensional assembly of polymer microstructures at low temperatures. Adv. Mater. 16, 560 (2004).
D.K. Armani and C. Liu: Microfabrication technology for polycaprolactone, a biodegradable polymer. J. Micromech. Microeng. 10, 80 (2000).
L.P. Lee, S.A. Berger, D. Liepmann, and L. Pruitt: High aspect ratio polymer microstructures and cantilevers for bioMEMS using low energy ion beam and photolithography. Sens. Actuators A71, 144 (1998).
M. Seiller, M-C. Martini, and S. Benita: Cosmetic applications of vesicular delivery systems, in Microencapsulation: Methods and Industrial Applications, edited by S. Benita (Marcel Dekker, New York, 1996), p. 588.
T-B. Xu, J. Su, and Q. Zhang: Electroactive-polymer-based MEMS for aerospace and medical applications. SPIE Proc. 5055, 66 (2003).
A. Markus: Advances in the technology of controlled-release pesticide formulations, in Microencapsulation: Methods and Industrial Applications, edited by S. Benita (Marcel Dekker, New York, 1996), p. 73.
J-S. Heo, N-H. Park, J-H. Ryu, G-H. Choi, and K.D. Suh: Novel light emitting diode using organic electroluminescence microcapsules. Macromol. Chem. Phys. 204, 2002 (2003).
M.P. Joshi, H.E. Pudavar, J. Swiatkiewicz, P.N. Prasad, and B.A. Reianhardt: Three-dimensional optical circuitry using twophoton- assisted polymerization. Appl. Phys. Lett. 74, 170 (1999).
C.H. Ahn: Development of polymer MEMS structures for microfluidic devices and lab-on-a-chips. Polymer Preprints 44, 530 (2003).
S. Ballandras, M. Calin, S. Zissi, A. Bertsch, J.C. Andre, and D. Hauden: Microstercophotolithography and shape memory alloy for the fabrication of miniaturized actuators. Sens. Actuators A 62, 741 (1997).
V.K. Varadan and V.V. Varadan: Micro stereo lithography and fabrication of 3D micro devices. SPIE Proc. 3879, 116 (1999).
O. Rotting, W. Ropke, H. Becker, and C. Gartner: Polymer microfabrication technologies. Microsystem Technologies 8, 32 (2002).
E. Bauerlein: Biomineralization of unicellular organisms: An unusual membrane biochemistry for the production of inorganic nano- and microstructures. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 42, 614 (2003).
J.C. Weaver, L.I. Pietrasanta, N. Hedin, B.F. Chmelka, P.K. Hansma, and D.E. Morse: Nanostructural features of demosponge biosilica. J. Struct. Biol. 144, 271 (2003).
S. Mann: Molecular tectonics in biomineralization and biomimetic materials chemistry. Nature 365, 499 (1993).
F.E. Round, R.M. Crawford, and D.G. Mann: The Diatoms: Biology & Morphology of the Genera (Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 1990).
E.L. Duke and B.E.F. Reimann: The Ultrastructure of the Diatom Cell, in The Biology of Diatoms, edited by D. Werner (Blackwell Scientific Publications, Oxford, U.K., 1977), p. 65.
S.A. Crawford, M.J. Higgins, P. Mulvaney, and R. Wetherbee: Nanostructure of the diatom frustule as revealed by atomic force and electron microscopy. J. Phycol. 37, 543 (2001).
M. Hildebrand and R. Wetherbee: Components and control of solicification in diatoms, in Progress in Molecular and Subcellular Biology, edited by W.E.G. Muller (Springer-Verlag, Berlin, Germany, 2003), Vol. 33, p. 11.
D.G. Mann and S.J.M. Droop: Biodiversity, biogeography, and conservation of diatoms. Hydrobiologia 336, 19 (1996).
V. Martin-Jezequel, M. Hildebrand, and M.A. Brzezinski: Silicon metabolism in diatoms: Implications for growth. J. Phycol. 36, 821 (2000).
J.N. Weber and E.W. White: Raplamineform: A new process for preparing porous ceramic, metal, and polymer prosthetic materials. Science 176, 922 (1972).
D.P. Skinner, R.E. Newnham, and L.E. Cross: Flexible composite transducers. Mater. Res. Bull. 13, 599 (1978).
H.A. Lowenstam and S. Weiner: Mineralization by organisms and the evolution of biomineralization. In Biomineralization and Biological Metal Accumulation, edited by P. Westbroek and E.W. de Jong (D. Reidel Publishing Co., Hingham, MA, 1983), p. 191.
Joint Genome Institute website: http://genome.jgi-psf.org/thaps1/ thaps1.home.html
T. Lebeau and J-M. Robert: Diatom cultivation and biotechnologically relevant products. Part I. Cultivation at various length scales. Appl. Microbiol. Biotechnol. 60, 612 (2003).