Onderzoekers van het Zweedse KTH Royal Institute of Technology hebben een nieuw polymeer ontwikkeld dat geschikt is voor fotostructurering, die nieuwe mogelijkheden opent voor medische diagnostiek, biofotonica en 3D-printen.

Het zogenaamde off-stoichiometry thiol-enes (OSTE) polymeer is specifiek ontwikkeld bij KTH om te voldoen aan de behoefte aan een materiaal dat geschikt is voor zowel experimentele prototyping als grootschalige productie van labs-on-a-chip - of, geminiaturiseerde bioanalytische laboratoria.

"Het kan zeer nuttig zijn in een verscheidenheid aan toepassingen, zoals diagnostische hulpmiddelen voor nabije patiënten, " zegt een van de ontwikkelaars, Tommy Haraldsson, docent bij de afdeling Micro en Nanosystemen van KTH.

Een van de unieke eigenschappen van OSTE-polymeer is dat het oppervlak chemisch reactief is zonder iets toe te voegen of het oppervlak op een speciale manier voor te bereiden. Nutsvoorzieningen, een ander voordeel is onthuld.

In het februarinummer van het tijdschrift Nature uitgeverijgroep Microsystemen en nano-engineering , de auteurs melden de ontdekking dat bij blootstelling aan UV-licht, de moleculen van het polymeer rangschikken zichzelf op een manier die de fotostructurering aanzienlijk verbetert.

Fotostructurering is een techniek waarbij UV-licht wordt gebruikt om 3D-vormen op microschaal in vloeibaar polymeer te laten stollen. "Deze microstructuren kunnen licht geleiden, zoals met golfgeleiders. Of ze kunnen worden gebruikt om de vloeistofstroom te regelen, zoals met microfluïdische kanalen, " zegt Gaspard Pardon, een post-doc onderzoeker in micro- en nanosystemen bij KTH.

Tot nu toe, de belangrijkste klasse van polymeren waartoe het KTH-materiaal behoort, thiol-een-copolymeren, werd als ongeschikt beschouwd voor fotostructurering.

"Met dit nieuwe begrip van de onderliggende mechanismen en materiaaleigenschappen die beschikbaar zijn, we kunnen ook anticiperen op toekomstige spannende toepassingen, ' Zegt Pardon.

"Biofotonica is zo'n gebied, Pardon zegt. Biofotonica maakt gebruik van licht en andere vormen van stralingsenergie om de innerlijke werking van cellen en weefsels te begrijpen. Deze benadering stelt onderzoekers in staat om te zien, meeteenheid, analyseer en manipuleer biologische materialen op manieren die nooit eerder mogelijk waren.

"We zijn ook begonnen met het testen van het 3D-printen van ons nieuwe materiaal. Door 3D-structuren te produceren met de speciale chemische oppervlakte-eigenschappen van het materiaal, het zou het mogelijk maken om het polymeer in tal van nieuwe toepassingen te gebruiken, " hij zegt.

Het OSTE-polymeer is de afgelopen vijf jaar ontwikkeld om de "lab-to-fab-gap" te overbruggen, en een alternatief te creëren voor suboptimale kant-en-klare materialen die nu worden gebruikt voor de ontwikkeling van conceptuele lab-on-a-chip-apparaten. Van de overheersende materialen die tegenwoordig worden gebruikt, is bekend dat ze slechte mechanische of chemische eigenschappen hebben, zoals absorptie van kleine moleculen en problemen met permanente oppervlaktemodificatie.

Met het KTH-materiaal is het echter mogelijk om eenvoudig verschillende lagen materiaal toe te voegen of om de oppervlakte-eigenschappen aan te passen voor het omgaan met microscopisch kleine vloeistofstromen, zonder lijm te gebruiken of het materiaaloppervlak op een andere manier te behandelen. Een andere mogelijkheid is dat het materiaal een eenvoudige verandering in de bevochtigbaarheid en chemie van het oppervlak mogelijk maakt.

"We kunnen ook gevoelige biomaterialen en bioreagentia integreren, en de productiekosten worden mogelijk verlaagd omdat het materiaal zo gemakkelijk is om mee te werken, ' Zegt Pardon.