Functionalization des Matériaux de Nanoporous Utilisant le Dépôt Atomique de Couche

Professeur Roger J. Narayan, Service Commun du Génie Biomédical, Université d'Université De L'Etat de la Caroline du Nord et De la Caroline du Nord ; Service de Scientifique et Technique de Matériaux, Université De L'Etat De la Caroline du Nord
Auteur Correspondant : roger_narayan@unc.edu

Les membranes d'alumine de Nanoporous fournissent plusieurs avantages par rapport aux membranes polymères pour l'usage dans le transport sélecteur des matériaux biologiques. Une anodisation concernante de processus, éliminant de l'oxyde, et la re-anodisation est employée pour fabriquer ces matériaux. Dans des membranes nanoporous d'alumine, des pores presque cylindrique sont perpendiculairement installés à la surface du matériau ; les pores sont arrangés dans une structure cellulaire hexagonale bourrée de fins.

À La Différence des membranes polymères, des membranes nanoporous d'alumine peuvent être traitées avec les pores droits, les tailles uniformes de pore, les densités élevées de pore, les petites tailles de pore (10-200 nanomètre), et les épaisseurs faibles de membrane (µm 5). À La Différence du silicium nanoporous, l'alumine nanoporous ne simule pas le dépôt de phosphate de calcium et est stable dans les solutions physiologiques.

Le Professeur Narayan et collègues au Service Commun du Génie Biomédical, à l'Université de l'Université De L'Etat de la Caroline du Nord et De la Caroline du Nord, au Laboratoire National d'Argonne, au Laboratoire National de la Rivière Savannah, et à l'Université De L'Etat Du Dakota du Nord ont récent réalisé plusieurs études pour examiner l'utilisation du dépôt atomique de couche pour modifier les surfaces des membranes nanoporous d'alumine. Cette technique peut être employée pour diminuer la taille de pore tout en mettant à jour une distribution étroite de pore.

De plus, le dépôt atomique de couche peut être employé pour transmettre les propriétés biologique-appropriées, y compris les propriétés anti-encrassement et antimicrobiennes, sur les surfaces des membranes nanoporous d'alumine. Dans le dépôt atomique de couche, auto-mettant fin les réactions gaz-solide activent l'accroissement d'un film mince sur la surface d'une membrane nanoporous d'alumine d'une mode de couche-par-couche. Différentes réactions gaz-solide sont séparées par les phases de purge, qui comportent la saturation d'un gaz inerte. Toutes les surfaces du matériau enduit reçoivent une couche conformée d'épaisseur identique puisque les surfaces sont saturées pendant chaque réaction. En Raison de ces seuls attributs, le dépôt atomique de couche peut être utilisé pour déposer les couches conformées avec des épaisseurs précises sur les membranes nanoporous d'alumine.

Dans une étude récente, des couches photocatalytic d'oxyde de titane ont été déposées sur les membranes nanoporous d'alumine au moyen de dépôt atomique de couche (le Schéma 1). Ellipsometry de 100) échantillons de témoignage de SI (a indiqué que le taux de croissance atomique de dépôt de couche pour l'oxyde de titane était 0.86-1.0 Å/cycle. La diffraction des rayons X de spectroscopie de Raman et De poudre des membranes nanoporous à couche d'oxyde titaniques d'alumine a expliqué des caractéristiques techniques correspondant à la phase d'anatase de l'oxyde de titane.

Le Schéma 1. micrographe électronique de lecture de Régime-Vue d'une membrane nanoporous d'alumine après dépôt d'une couche conformée d'oxyde de titane au moyen de dépôt atomique de couche.

Deux bactéries pathogènes, Staphylocoque doré et Escherichia coli, ont été employées pour examiner la prolifération microbienne sur les membranes nanoporous à couche d'oxyde et non-enduites titaniques d'alumine. 20 membranes nanoporous à couche d'oxyde titaniques d'alumine de taille de pore de nanomètre exposées au rayonnement ultraviolet ont expliqué des bas débits de connexion de Staphylocoque doré et d'Escherichia coli que les membranes non-enduites ; ces résultats ont été attribués à l'activité photocatalytic associée avec l'interaction ultra-violette d'oxyde de lumière-titane.

Dans une autre étude récente, des membranes nanoporous d'alumine ont été au commencement enduites du platine utilisant le dépôt atomique de couche et ultérieurement enduit de 1 mercaptoundec-11-yl ensorcellez (éthylèneglycol) utilisant un procédé en kit. Nous avons évalué l'adsorption des plaquettes, des protéines, et d'autres composants du sang de plasma riche de plaquette sanguine humaine à PEGylated, membranes nanoporous platine-enduites d'alumine. Les pores du PEGylated, membrane nanoporous platine-enduite d'alumine sont en grande partie restés exempts de l'encrassement de protéine ; d'autre part, les pores de la membrane nanoporous platine-enduite d'alumine et de l'alumine nanoporous non-enduite ont montré l'encrassement significatif de pore et la totalisation de protéine.

Les résultats de notre travail suggèrent que le dépôt atomique de couche puisse être employé pour transmettre les propriétés biologique-appropriées aux membranes nanoporous ainsi qu'à autre d'alumine les biomatériaux nanostructured. Les membranes nanoporous d'alumine dépôt-modifiées par couche Atomique ont de nombreuses applications médicales potentielles, y compris l'utilisation dans l'accouchement et biosensing de médicament.


Références

1. SP d'Adiga, LA de Curtiss, Elam JW, JUSTIFICATION MILITAIRE de Pellin, Shih CC, CM de Shih, SJ de Lin, Su YY, Gittard SA, Zhang J, RJ de Narayan, matériaux de Nanoporous pour les dispositifs biomédicaux, JOM, 60 : 26-32, 2008
2. RJ de Narayan, NA de Monteiro-Riviere, Brigmon RL, JUSTIFICATION MILITAIRE de Pellin, Elam JW, dépôt Atomique de couche des films minces2 de TiO sur les descripteurs nanoporous d'alumine : Applications médicales, JOM 61 : 12-16, 2009
3. SP d'Adiga, LA de Jin C, de Curtiss, NA de Monteiro-Riviere, RJ de Narayan, membranes de Nanoporous pour des applications médicales et biologiques, Fils Nanomedicine et Nanobiotechnologie, 1 : 568-591, 2009
4. RJ de Narayan, SP d'Adiga, JUSTIFICATION MILITAIRE de Pellin, LA de Curtiss, Hryn ANTI-BROUILLAGE, Stafslien S, Chisholm B, Shih CC, CM de Shih, SJ de Lin, Su YY, Jin C, Zhang J, NA de Monteiro-Riviere, Elam JW, functionalization dépôt-basé de couche Atomique des matériaux pour les applications de santé médicale et environnementale, Transactions Philosophiques de la Société Royale A, 2010, en cours d'impression

Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Roger J. Narayan (Université d'Université De L'Etat de la Caroline du Nord et De la Caroline du Nord)

Date Added: Jan 31, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:10

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