Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

University of Twente

&#x4E24;&#x6027;&#x79BB;&#x5B50;&#x578B;&#x805A;&#x7684;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x618E;&#x548C;&#x751F;&#x7269;&#x6C61;&#x635F;&#x62B5;&#x6297; (&#x4ECE;&#x7845;&#x548C;&#x73BB;&#x7483;&#x57FA;&#x8D28;&#x8868;&#x9762;&#x5F00;&#x59CB;&#x805A;&#x5408; (SIP) &#x901A;&#x8FC7;&#x5AC1;&#x63A5;&#x7684;&#x78FA;&#x57FA;&#x751C;&#x83DC;&#x78B1; methacrylate)(pSBMA) &#x753B;&#x7B14;&#x4F7F;&#x7528;&#x8BC4;&#x4F30;&#x539F;&#x5B50;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C; &#xFF08;AFM&#xFF09; &#x7C98;&#x9644;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x3002;&#x7EB5;&#x5377;&#x53F6;&#x879F;&#x5E7C;&#x866B;&#x7684;&#x85E4;&#x58F6; Balanus &#x767B;&#x6D77;&#x8FDB;&#x884C;&#x4E86;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x5BA4;&#x89E3;&#x51B3;&#x5316;&#x9A8C;&#x3002;&#x539F;&#x5B50;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x9075;&#x5B88;&#x5305;&#x62EC;&#x63A5;&#x89E6;&#x7834;&#x88C2;&#x529B;&#x7684;&#x6D4B;&#x5B9A;&#x539F;&#x5B50;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x63A2;&#x9488;&#x6280;&#x5DE7;&#x64A4;&#x51FA;&#x5728;&#x5E95;&#x5C42;&#x7684;&#x65F6;&#x5019;&#x3002;&#x8868;&#x9762;&#x7684;&#x539F;&#x5B50;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x63D0;&#x793A;&#x4FEE;&#x6539;&#x65F6;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x91C7;&#x7528;&#x5316;&#x5B66;&#x7279;&#x5F02;&#x6027;&#x4F7F;&#x7528;&#x4E00;&#x79CD;&#x79F0;&#x4E3A;&#x5316;&#x5B66;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C; (CFM) &#x65B9;&#x6CD5;&#x8BC4;&#x4F30;&#x9075;&#x5B88;&#x3002;&#x5728;&#x6B64;&#x7814;&#x7A76;&#x4E2D;&#xFF0C;AFM &#x63A2;&#x9488;&#x88AB;&#x5316;&#x5B66;&#x5B98;&#x80FD;&#x4E0E; (a) &#x7EA4;&#x7EF4;&#x8FDE;&#x63A5;&#x86CB;&#x767D;-&#x8FD9;&#x91CC;&#x7528;&#x4F5C; nonspecifically &#x7C98;&#x9644;&#x86CB;&#x767D;-&#x6A21;&#x578B;&#x548C; (b) &#x7CBE;&#x6C28;&#x9178;-&#x7518;&#x6C28;&#x9178;-&#x5929;&#x51AC;&#x6C28;&#x9178;&#x9178; (RGD) &#x80BD;&#x56FE;&#x6848;&#x5171;&#x4EF7;&#x952E;&#x8FDE;&#x63A5;&#x5230; poly(methacrylic acid) (PMAA) &#x5237;&#x4F5C;&#x4E3A; biomimics &#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7C98;&#x9644;&#x53D7;&#x4F53;&#x3002;&#x7EA4;&#x7EF4;&#x8FDE;&#x63A5;&#x86CB;&#x767D;&#x5B98;&#x80FD;&#x63D0;&#x793A;&#x663E;&#x793A;&#xFF0C;&#x5927;&#x5927;&#x51CF;&#x5C11;&#x975E;&#x7279;&#x5F02;&#x6027;&#x7C98;&#x9644;&#x5230;&#x76F8;&#x6BD4;&#x88F8;&#x9EC4;&#x91D1; (2.3&plusmn;0.75 nN) &#x7684; pSBMA &#x4FEE;&#x6539;&#x57FA;&#x8D28;&#x548C;&#x5341;&#x516B; (ODT) &#x786B;&#x9187;&#x81EA;&#x7EC4;&#x88C5;&#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x819C; (1.3&plusmn;0.75 nN)&#x3002;PMAA &#x548C; PMAA-RGD &#x4FEE;&#x6539;&#x663E;&#x793A;&#x6CA1;&#x6709;&#x91CD;&#x5927;&#x7C98;&#x9644;&#x5230; pSBMA &#x6539;&#x6027;&#x7845;&#x57FA;&#x8D28;&#x7684;&#x63A2;&#x5934;&#x3002;&#x539F;&#x5B50;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x52A0;&#x5165;&#x7814;&#x7A76;&#x901A;&#x8FC7;&#x6536;&#x96C6;&#x5230;&#x7684;&#x7ED3;&#x679C;&#x88AB;&#x8F85;&#x4EE5;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x5BA4;&#x6C61;&#x57A2;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#xFF0C;&#x5728; pSBMA &#x663E;&#x793A;&#x65E0;&#x7C98;&#x8FDE;&#x7684;&#x7EB5;&#x5377;&#x53F6;&#x879F;&#x5E7C;&#x866B;&#x7684; Balanus &#x767B;&#x6D77;&#x3002;&#x5173;&#x4E8E;&#x5176;&#x5F02;&#x4E4E;&#x5BFB;&#x5E38;&#x7684;&#x9AD8;&#x7684;&#x975E;&#x7279;&#x5B9A;&#x5438;&#x9644;&#x5230;&#x7684;&#x5404;&#x79CD;&#x6750;&#x6599;&#x7684;&#x7EA4;&#x7EF4;&#x8FDE;&#x63A5;&#x86CB;&#x767D;&#x7684;&#x884C;&#x4E3A;&#x662F;&#x7C7B;&#x4F3C;&#x4E8E;&#x85E4;&#x58F6; cyprid &#x4E34;&#x65F6;&#x80F6;&#x7C98;&#x5242;&#x8FD8;&#x7ED1;&#x5B9A;&#x5230;&#x4E0D;&#x540C;&#x7684;&#x6781;&#x6027;&#x3001; &#x6536;&#x8D39;&#x548C;&#x514D;&#x8D39;&#x80FD;&#x6E90;&#x7684;&#x8868;&#x9762;&#x5F88;&#x597D;&#x3002;PSBMA &#x7684;&#x9632;&#x6C61;&#x6548;&#x679C;&#x56E0;&#x6B64;&#xFF0C;&#x53EF;&#x80FD;&#xFF0C;&#x4E0E;&#x8FD9;&#x79CD;&#x8868;&#x9762;&#x6297;&#x975E;&#x7279;&#x5F02;&#x6027;&#x86CB;&#x767D;&#x5438;&#x9644;&#x80FD;&#x529B;&#x76F4;&#x63A5;&#x76F8;&#x5173;&#x3002;

&#x63A2;&#x7D22;&#x751F;&#x7269;&#x6C61;&#x635F;&#x8010;&#x805A;&#x5408;&#x7269;&#x5237;&#x8868;&#x9762;&#x7684;&#x539F;&#x5B50;&#x529B;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x7684;&#x57FA;&#x7840;&#x529B;&#x8C31;&#x3002;

The protein repellency and biofouling resistance of zwitterionic poly(sulfobetaine methacrylate)(pSBMA) brushes grafted via surface initiated polymerization (SIP) from silicon and glass substrata was assessed using atomic force microscopy (AFM) adherence experiments. Laboratory settlement assays were conducted with cypris larvae of the barnacle Balanus amphitrite. AFM adherence includes the determination of contact rupture forces when AFM probe tips are withdrawn from the substratum. When the surface of the AFM tip is modified, adherence can be assessed with chemical specifity using a method known as chemical force microscopy (CFM). In this study, AFM tips were chemically functionalized with (a) fibronectin- here used as model for a nonspecifically adhering protein - and (b) arginine-glycine-aspartic acid (RGD) peptide motifs covalently attached to poly(methacrylic acid) (PMAA) brushes as biomimics of cellular adhesion receptors. Fibronectin functionalized tips showed significantly reduced nonspecific adhesion to pSBMA-modified substrata compared to bare gold (2.3Â±0.75 nN) and octadecanethiol (ODT) self-assembled monolayers (1.3Â±0.75 nN). PMAA and PMAA-RGD modified probes showed no significant adhesion to pSBMA modified silicon substrata. The results gathered through AFM protein adherence studies were complemented by laboratory fouling studies, which showed no adhesion of cypris larvae of Balanus amphitrite on pSBMA. With regard to its unusually high non-specific adsorption to a wide variety of materials the behavior of fibronectin is analogous to the barnacle cyprid temporary adhesive that also binds well to surfaces differing in polarity, charge and free energy. The antifouling efficacy of pSBMA may, therefore, be directly related to the ability of this surface to resist nonspecific protein adsorption.

Probing biofouling resistant polymer brush surfaces by atomic force microscopy based force spectroscopy.

La r&eacute;sistance de r&eacute;pulsion et d&#39;encrassement biologique prot&eacute;ines de poly zwitterionique (sulfob&eacute;taine methacrylate)(pSBMA) brosses greff&eacute;s par polym&eacute;risation initi&eacute;e surface (SIP) de substrats de silicium et le verre a &eacute;t&eacute; &eacute;valu&eacute;e &agrave; force atomique (AFM) la microscopie adh&eacute;rence exp&eacute;riences. R&egrave;glement essais en laboratoire ont &eacute;t&eacute; men&eacute;es avec la larve cypris de la balane Balanus amphitrite. Adh&eacute;sion AFM comprend la d&eacute;termination des forces de contact de rupture lorsque les pointes AFM sont retir&eacute;s le substrat. Lorsque la surface de la pointe de l&#39;AFM est modifi&eacute;e, l&#39;adh&eacute;sion peut &ecirc;tre &eacute;valu&eacute;e avec sp&eacute;cificit&eacute; chimique en utilisant une m&eacute;thode dite de la microscopie de force chimique (CFM). Dans cette &eacute;tude, conseils de l&#39;AFM ont &eacute;t&eacute; chimiquement fonctionnalis&eacute;s (a) la fibronectine-ici utilis&eacute; comme mod&egrave;le pour une prot&eacute;ine de fa&ccedil;on non sp&eacute;cifique adh&eacute;rente - et (b) arginine-glycine-aspartique acides (RGD) peptide des motifs de fa&ccedil;on covalente aux pinceaux poly(methacrylic acid) (APMA) comme biomimics des r&eacute;cepteurs d&#39;adh&eacute;rence cellulaire. Conseils de fibronectine fonctionnalis&eacute;e significativement r&eacute;duit adh&eacute;rence non sp&eacute;cifique aux substrats pSBMA modifi&eacute;s par rapport au nu or (nN 2.3&plusmn;0.75) et octad&eacute;canethiol (ODT) Self-Assembled monocouches (nN 1.3&plusmn;0.75). APMA et APMA-RGD modifi&eacute; les sondes ont montr&eacute; aucune adh&eacute;rence importante &agrave; des substrats de silicium pSBMA modifi&eacute;e. Les r&eacute;sultats recueillis lors d&#39;&eacute;tudes d&#39;adh&eacute;sion AFM prot&eacute;ine ont &eacute;t&eacute; compl&eacute;t&eacute;es par encrassement &eacute;tudes de laboratoire, qui ne pr&eacute;sentaient aucune adh&eacute;rence des larves cypris de Balanus amphitrite pSBMA. En ce qui concerne son adsorption non sp&eacute;cifique inhabituellement &eacute;lev&eacute;e pour une grande vari&eacute;t&eacute; de mat&eacute;riaux, le comportement de la fibronectine est analogue &agrave; l&#39;adh&eacute;sif temporaire de cypris barnacle qui lie aussi bien aux surfaces diff&eacute;rant en polarit&eacute;, charge et &eacute;nergie libre. L&#39;efficacit&eacute; de l&#39;antifouling de pSBMA peut, par cons&eacute;quent, directement li&eacute;e &agrave; la capacit&eacute; de cette surface de r&eacute;sister &agrave; l&#39;adsorption de prot&eacute;ines non sp&eacute;cifiques.

Sonder les surfaces brosse polym&egrave;re r&eacute;sistant &agrave; l&#39;encrassement biologique par microscopie &agrave; force atomique bas&eacute;e spectroscopie de force.

La resistenza di repellenza e incrostazioni biologiche del bagno della proteina di zwitterionici poli (sulfobetaine methacrylate)(pSBMA) pennelli innestati tramite polimerizzazione iniziati superficiale (SIP) da substrati di silicio e vetro &egrave; stata valutata mediante esperimenti di aderenza atomic force microscopy (AFM). Laboratorio analisi di insediamento sono state condotte con larve cypris di barnacle Balanus amphitrite. Aderenza AFM comprende la determinazione delle forze di contatto rottura quando consigli di sonda AFM sono ritirati dal substrato. Quando la superficie della punta del AFM &egrave; modificata, aderenza pu&ograve; essere valutato con specificit&agrave; chimica utilizzando un metodo noto come microscopia di forza chimiche (CFM). In questo studio, punte AFM chimicamente sono stati funzionalizzati con (a) della fibronectina-qui usato come modello per una proteina aderente - e (b) arginina-glicina-aspartico acidi (RGD) peptide motivi covalentemente associate a spazzole poly(methacrylic acid) (PMAA) come biomimics di recettori di adesione cellulare. Consigli di fibronectina funzionalizzata ha dimostrati significativamente ridotta adesione aspecifico a substrati pSBMA-modificato rispetto all&#39;oro nuda (nN 2.3&plusmn;0.75) e octadecanethiol (ODT) self-assembled monostrati (nN 1.3&plusmn;0.75). PMAA e PMAA-RGD modificato sonde hanno mostrate nessun significativo adesione ai substrati di silicio pSBMA modificato. I risultati raccolti attraverso studi di aderenza della proteina AFM sono stati completati da incrostazioni studi di laboratorio, che ha mostrato di non adesione delle larve cypris di Balanus amphitrite su pSBMA. Per quanto riguarda la sua insolitamente elevato adsorbimento non specifico per un&#39;ampia variet&agrave; di materiali il comportamento della fibronectina &egrave; analogo a barnacle cyprid temporanea adesivo che inoltre si lega bene alle superfici differenti polarit&agrave;, carica e energia libera. L&#39;efficacia antivegetativa di pSBMA pu&ograve;, pertanto, direttamente correlato alla capacit&agrave; di questa superficie di adsorbimento di proteine aspecifiche di resistere.

Sondaggio superfici pennello polimero resistente alle incrostazioni biologiche del bagno di microscopia a forza atomica, basato su forza spettroscopia.

&#x4E21;&#x6027;&#x30DD;&#x30EA;&#x306E;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x64A5;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x751F;&#x7269;&#x4ED8;&#x7740;&#x62B5;&#x6297; (&#x30B9;&#x30EB;&#x30DB;&#x30D9;&#x30BF;&#x30A4;&#x30F3; methacrylate)(pSBMA) &#x30D6;&#x30E9;&#x30B7;&#x306E;&#x8868;&#x9762;&#x958B;&#x59CB;&#x91CD;&#x5408; &#xFF08;SIP&#xFF09; &#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x30B7;&#x30EA;&#x30B3;&#x30F3;&#x3068;&#x30AC;&#x30E9;&#x30B9;&#x306E;&#x57FA;&#x8CEA;&#x304B;&#x3089;&#x30B0;&#x30E9;&#x30D5;&#x30C8;&#x8A55;&#x4FA1;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x539F;&#x5B50;&#x9593;&#x529B;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1; (AFM) &#x4ED8;&#x7740;&#x5B9F;&#x9A13;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3002;&#x7814;&#x7A76;&#x6240;&#x6C7A;&#x6E08;&#x30A2;&#x30C3;&#x30BB;&#x30A4; &#x30D5;&#x30B8;&#x30C4;&#x30DC; &#x30BF;&#x30C6;&#x30B8;&#x30DE;&#x30D5;&#x30B8;&#x30C4;&#x30DC;&#x306E;&#x30AD;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B9;&#x5E7C;&#x866B;&#x3092;&#x884C;&#x3063;&#x305F;&#x3002;&#x539F;&#x5B50;&#x9593;&#x529B;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30D6; &#x30FB; &#x30C1;&#x30C3;&#x30D7;&#x304B;&#x3089;&#x4E0B;&#x5730;&#x5F15;&#x51FA;&#x3057;&#x6642;&#x306E; AFM &#x9075;&#x5B88;&#x306B;&#x306F;&#x63A5;&#x89E6;&#x7834;&#x58CA;&#x529B;&#x306E;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x304C;&#x542B;&#x307E;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;AFM &#x5148;&#x7AEF;&#x306E;&#x8868;&#x9762;&#x304C;&#x5909;&#x66F4;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x3068;&#x3001;&#x9075;&#x5B88;&#x3068;&#x5316;&#x5B66;&#x306E;&#x81EA;&#x767A;&#x7684;&#x5316;&#x5B66;&#x529B;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1; (CFM) &#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x77E5;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x30E1;&#x30BD;&#x30C3;&#x30C9;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x8A55;&#x4FA1;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x672C;&#x7814;&#x7A76;&#x3067;&#x306F;, &#x539F;&#x5B50;&#x9593;&#x529B;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x306E;&#x30D2;&#x30F3;&#x30C8;&#x306F;&#x3001;&#x5316;&#x5B66;&#x7684;&#x306B; (a) &#x30D5;&#x30A3;&#x30D6;&#x30ED;&#x30CD;&#x30AF;&#x30C1;&#x30F3;&#x3053;&#x3053;&#x7279;&#x7570;&#x7684;&#x4ED8;&#x7740;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x306F; - &#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x306E;&#x4F7F;&#x7528;&#x3068;&#x5171;&#x6709;&#x7D50;&#x5408;&#x7D30;&#x80DE;&#x63A5;&#x7740;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x306E; biomimics &#x3068;&#x3057;&#x3066; poly(methacrylic acid) &#xFF08;PMAA&#xFF09; &#x30D6;&#x30E9;&#x30B7;&#x306B;&#x63A5;&#x7D9A;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B; (b) &#x30A2;&#x30EB;&#x30AE;&#x30CB;&#x30F3;-&#x30B0;&#x30EA;&#x30B7;&#x30F3;-&#x30A2;&#x30B9;&#x30D1;&#x30E9;&#x30AE;&#x30F3;&#x9178; (RGD) &#x30DA;&#x30D7;&#x30C1;&#x30C9;&#x306E;&#x30E2;&#x30C1;&#x30FC;&#x30D5;&#x5B98;&#x80FD;&#x57FA;&#x5316;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x88F8;&#x306E;&#x91D1; (2.3&plusmn;0.75 nN) &#x3068;&#x6BD4;&#x8F03;&#x3057;&#x3066; pSBMA &#x304C;&#x5909;&#x66F4;&#x306E;&#x57FA;&#x8CEA;&#x306B;&#x975E;&#x7279;&#x7570;&#x7684;&#x306A;&#x63A5;&#x7740;&#x5927;&#x5E45;&#x306B;&#x793A;&#x3057;&#x305F;&#x6A5F;&#x80FD;&#x6027;&#x30D5;&#x30A3;&#x30D6;&#x30ED;&#x30CD;&#x30AF;&#x30C1;&#x30F3; &#x30D2;&#x30F3;&#x30C8;&#x3092;&#x6E1B;&#x5C11;&#x3057;&#x3001;octadecanethiol (ODT) &#x306E;&#x81EA;&#x5DF1;&#x7D44;&#x7E54;&#x5316;&#x5358;&#x5206;&#x5B50;&#x819C; (1.3&plusmn;0.75 nN)&#x3002;PMAA &#x3068; PMAA RGD &#x5909;&#x66F4; pSBMA &#x30B7;&#x30EA;&#x30B3;&#x30F3;&#x57FA;&#x8CEA;&#x3078;&#x306E;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x63A5;&#x7740;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x305F;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30D6;&#x3092;&#x5909;&#x66F4;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x539F;&#x5B50;&#x9593;&#x529B;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x9075;&#x5B88;&#x7814;&#x7A76;&#x3092;&#x901A;&#x3058;&#x3066;&#x5F97;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x7D50;&#x679C;&#x30AD;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B9; &#x30BF;&#x30C6;&#x30B8;&#x30DE;&#x30D5;&#x30B8;&#x30C4;&#x30DC;&#x5E7C;&#x751F;&#x4ED8;&#x7740; pSBMA &#x306B;&#x793A;&#x3057;&#x305F;&#x7814;&#x7A76;&#x6240;&#x6C5A;&#x308C;&#x7814;&#x7A76;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x88DC;&#x5B8C;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x30EA;&#x30BD;&#x30FC;&#x30B9;&#x30D1;&#x30FC;&#x30BD;&#x30F3;&#x3060;&#x3063;&#x305F;&#x3002;&#x305D;&#x306E;&#x7570;&#x5E38;&#x306B;&#x9AD8;&#x3044;&#x975E;&#x7279;&#x7570;&#x5438;&#x7740;&#x3055;&#x307E;&#x3056;&#x307E;&#x306A;&#x6750;&#x6599;&#x306B;&#x3064;&#x3044;&#x3066;&#x30D5;&#x30A3;&#x30D6;&#x30ED;&#x30CD;&#x30AF;&#x30C1;&#x30F3;&#x306E;&#x6319;&#x52D5;&#x3082;&#x3088;&#x304F;&#x8868;&#x9762;&#x306E;&#x6975;&#x6027;&#x3001;&#x6599;&#x91D1;&#x3068;&#x81EA;&#x7531;&#x30A8;&#x30CD;&#x30EB;&#x30AE;&#x30FC;&#x306E;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x30D0;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C9; &#x30D5;&#x30B8;&#x30C4;&#x30DC; cyprid &#x4E00;&#x6642;&#x7684;&#x306A;&#x63A5;&#x7740;&#x306B;&#x4F3C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;PSBMA &#x9632;&#x6C5A;&#x6027;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x76F4;&#x63A5;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x306E;&#x975E;&#x7279;&#x7570;&#x7684;&#x5438;&#x7740;&#x306B;&#x62B5;&#x6297;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x306E;&#x8868;&#x9762;&#x306E;&#x80FD;&#x529B;&#x306B;&#x95A2;&#x9023;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x539F;&#x5B50;&#x9593;&#x529B;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x751F;&#x7269;&#x4ED8;&#x7740;&#x62B5;&#x6297;&#x529B;&#x304C;&#x3042;&#x308B;&#x30DD;&#x30EA;&#x30DE;&#x30FC; &#x30D6;&#x30E9;&#x30B7;&#x8868;&#x9762;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30D6;&#x529B;&#x5206;&#x5149;&#x6CD5;&#x3092;&#x306B;&#x57FA;&#x3065;&#x3044;&#x3066;&#x304F;&#x3060;&#x3055;&#x3044;&#x3002;

Zwitterionic &#xD3F4; &#xB9AC;&#xC758; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; repellency &#xBC0F; &#xBBF8;&#xC0DD;&#xBB3C; &#xD30C;&#xC6B8; &#xB9C1; &#xC800;&#xD56D; (sulfobetaine methacrylate)(pSBMA) &#xBE0C;&#xB7EC;&#xC26C; &#xD45C;&#xBA74; &#xAC1C;&#xC2DC; &#xC911; &#xD569; (SIP)&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xBC0F; &#xC720;&#xB9AC; substrata&#xC5D0;&#xC11C; &#xD22C;&#xC785; &#xC6D0;&#xC790; &#xD798; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; (AFM) &#xBD80;&#xCC29; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xD3C9;&#xAC00; &#xB418;&#xC5C8;&#xB2E4;. &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC2E4; &#xC815;&#xCC29; &#xBD84;&#xC11D; &#xC2E4;&#xD5D8; cypris &#xC560;&#xBC8C;&#xB808; Balanus amphitrite &#xB530;&#xAC1C; &#xBE44;&#xC758;&#xC640; &#xD568;&#xAED8; &#xC2E4;&#xC2DC; &#xD588;&#xB2E4;. AFM &#xC900;&#xC218; AFM &#xD504;&#xB85C;&#xBE0C; &#xD301;&#xC740; &#xD558; &#xCE35;&#xC5D0;&#xC11C; &#xCCA0;&#xD68C; &#xB41C;&#xB2E4; &#xB54C; &#xC5F0;&#xB77D;&#xCC98; &#xD30C;&#xC5F4; &#xD798;&#xC758; &#xACB0;&#xC815;&#xC744; &#xD3EC;&#xD568; &#xD55C;&#xB2E4;. AFM &#xD301;&#xC758; &#xD45C;&#xBA74; &#xC218;&#xC815; &#xB420; &#xB54C; &#xC900;&#xC218;&#xC640; &#xD654;&#xD559; specifity &#xD654;&#xD559; &#xD798; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; (CFM)&#xC73C;&#xB85C; &#xC54C;&#xB824;&#xC9C4; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xD3C9;&#xAC00; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xB2E4;. &#xC774; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0;&#xC11C;&#xB294; AFM &#xD301; &#xD654;&#xD559;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; (a) fibronectin &#xC5EC;&#xAE30; nonspecifically &#xC811;&#xCC29; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8;-&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBAA8;&#xB378;&#xB85C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xB418; &#xACE0; (b) &#xC544;&#xB974;&#xAE30;&#xB2CC;-&#xAE00;&#xB9AC;&#xC2E0;-aspartic &#xC0B0; (RGD) &#xD3A9; &#xD2F0; &#xB4DC; &#xBAA8;&#xD2F0;&#xBE0C; covalently &#xC218;&#xC6A9; &#xCCB4; &#xC138;&#xD3EC; &#xC811;&#xCC29;&#xC758; biomimics&#xB85C; poly(methacrylic acid) (PMAA) &#xBE0C;&#xB7EC;&#xC2DC;&#xC5D0; &#xC5F0;&#xACB0; &#xB41C; functionalized &#xD588;&#xB2E4;. Fibronectin functionalized &#xD301; &#xD06C;&#xAC8C; &#xBCF4;&#xC600;&#xB2E4; &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC778; &#xC811;&#xCC29; pSBMA &#xC218;&#xC815; substrata &#xB9E8; &#xACE8;&#xB4DC; (2.3&plusmn;0.75 nN)&#xC5D0; &#xBE44;&#xD574; &#xAC10;&#xC18C; &#xD558; &#xACE0; octadecanethiol (ODT) self-assembled monolayers (1.3&plusmn;0.75 &#xC708;). PMAA &#xBC0F; PMAA RGD &#xC218;&#xC815; &#xD504;&#xB85C;&#xBE0C; pSBMA &#xC218;&#xC815; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; substrata &#xC544;&#xBB34; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xC811;&#xCC29; &#xB825; &#xBCF4;&#xC600;&#xB2E4;. AFM &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xBD80;&#xCC29; &#xD559;&#xBB38;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xBAA8;&#xC778; &#xACB0;&#xACFC; Psbma&#xC758; Balanus amphitrite cypris &#xC560;&#xBC8C;&#xB808;&#xC758; &#xC544;&#xBB34; &#xC811;&#xCC29;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC8FC;&#xC5C8;&#xB2E4; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC2E4; &#xC624;&#xC5FC; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xBCF4;&#xC644; &#xD588;&#xB2E4;. &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xC7AC;&#xB8CC;&#xC5D0;&#xB294; &#xBE44;&#xC815;&#xC0C1;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xB192;&#xC740; &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC778; &#xD761;&#xCC29;&#xC5D0; &#xAD00;&#xD55C; fibronectin&#xC758; &#xB3D9;&#xC791;&#xC740; &#xB530;&#xAC1C; &#xBE44; cyprid &#xC784;&#xC2DC; &#xC811;&#xCC29;&#xC81C;&#xB294; &#xB610;&#xD55C; &#xC11C;&#xB85C; &#xB2E4;&#xB978; &#xADF9;&#xC131;, &#xCC45;&#xC784;&#xACFC; &#xC790;&#xC720; &#xC5D0;&#xB108;&#xC9C0; &#xD45C;&#xBA74;&#xC5D0; &#xC798; &#xBE44;&#xC2B7;&#xD558;&#xB2E4;. Psbma&#xC758; antifouling &#xD6A8;&#xB2A5; &#xC800;&#xD56D; &#xD2B9;&#xC774; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xD761;&#xCC29;&#xC774;&#xC774; &#xD45C;&#xBA74; &#xC218;&#xB97C; &#xC9C1;&#xC811; &#xAD00;&#xB828; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;, &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;.

&#xC6D0;&#xC790; &#xD798; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD;&#xC73C;&#xB85C; &#xBBF8;&#xC0DD;&#xBB3C; &#xD30C;&#xC6B8; &#xB9C1; &#xC800;&#xD56D; &#xACE0;&#xBD84;&#xC790; &#xBE0C;&#xB7EC;&#xC26C; &#xD45C;&#xBA74; &#xD504;&#xB85C;&#xBE0C; &#xD798; &#xBD84;&#xAD11;&#xD559;&#xC744; &#xAE30;&#xBC18;&#xC73C;&#xB85C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

La resistencia de la prote&iacute;na repelencia y biofouling de poli zwitteri&oacute;nico (sulfobeta&iacute;na methacrylate)(pSBMA) cepillos injertados mediante polimerizaci&oacute;n iniciada superficial (SIP) de sustrato de silicio y vidrio se evalu&oacute; mediante experimentos de fuerza at&oacute;mica (AFM) de la microscopia adherencia. Se realizaron ensayos de asentamiento de laboratorio con cypris larvas de los balanos Balanus amphitrite. Adherencia de AFM incluye la determinaci&oacute;n de las fuerzas de ruptura de contacto cuando puntas de sonda AFM se retiran del sustrato. Cuando se modifica la superficie de la punta AFM, adherencia puede evaluarse con especificidad qu&iacute;mica utilizando un m&eacute;todo conocido como microscop&iacute;a de fuerzas qu&iacute;micas (CFM). En este estudio, puntas de AFM se qu&iacute;micamente funcionalizados con (a) fibronectina-aqu&iacute; sirva de modelo para una prote&iacute;na un adherente - y (b) arginina-glicina-asp&aacute;rtico &aacute;cidos (RGD) p&eacute;ptido motivos covalentemente Unidos a cepillos de poly(methacrylic acid) (PMAA) como biomimics de receptores de adhesi&oacute;n celular. Fibronectina funcionalizado consejos mostr&oacute; significativamente reducci&oacute;n inespec&iacute;fica adherencia a sustratos modificados pSBMA comparados con oro desnudo (2.3&plusmn;0.75 nN) y octadecanethiol (ODT) autoensamblados monocapas (1.3&plusmn;0.75 nN). PMAA y PMAA-RGD modificaron sondas no demostradas ninguna significativa adherencia a sustratos de silicio pSBMA modificado. Los resultados recogidos a trav&eacute;s de estudios de adherencia de prote&iacute;na AFM se complementaron con ensuciamiento estudios de laboratorio, que no demostr&oacute; ninguna adherencia de cypris larvas de Balanus amphitrite en pSBMA. Con respecto a su adsorci&oacute;n inespec&iacute;fica inusualmente alta para una amplia variedad de materiales el comportamiento de fibronectina es an&aacute;logo del adhesivo temporal de Percebe cyprid que tambi&eacute;n se une bien a las superficies difieren en la polaridad, la carga y la energ&iacute;a libre. Por lo tanto, la eficacia de antifouling de pSBMA puede relacionarse directamente a la capacidad de resistir la adsorci&oacute;n de prote&iacute;nas no espec&iacute;ficas de esta superficie.

Sondeo de superficies de pol&iacute;mero resistente a biofouling cepillo por microscop&iacute;a de fuerza at&oacute;mica basada en la espectroscopia de fuerza.

The successful implementation of zwitterionic polymeric brushes as antifouling materials for marine applications is conditioned by the stability of the polymer chain and the brush-anchoring segment in seawater. Here we demonstrate that robust, antifouling, hydrophilic polysulfobetaine-based brushes with diblock architecture can be fabricated by atom-transfer radical polymerization (ATRP) using initiator-modified surfaces. Sequential living-type polymerization of hydrophobic styrene or methyl methacrylate and commercially available hydrophilic sulfobetaine methacrylamide (SBMAm) monomer is employed. Stability enhancement is accomplished by protecting the siloxane anchoring bond of brushes on the substrate, grafted from silicon oxide surfaces. The degradation of unprotected PSBMAm brushes is clearly evident after a 3 month immersion challenge in sterilized artificial seawater. Ellipsometry and atomic force microscopy (AFM) measurements are used to follow changes in coating thickness and surface morphology. Comparative stability results indicate that surface-tethered poly(methyl methacrylate) and polystyrene hydrophobic blocks substantially improve the stability of zwitterionic brushes in an artificial marine environment. In addition, differences between the hydration of zwitterionic brushes in fresh and salt water are discussed to provide a better understanding of hydration and degradation processes with the benefit of improved design of polyzwitterionic coatings.

Enhanced stability of low fouling zwitterionic polymer brushes in seawater with diblock architecture.

Polymer brushes lead to small friction and wear and thus hold great potential for industrial applications. However, interdigitation of opposing brushes makes them prone to damage. Here we report molecular dynamics simulations revealing that immiscible brush systems can form slick interfaces, in which interdigitation is eliminated and dissipation strongly reduced. We test our findings with friction force microscopy experiments on hydrophilic and hydrophobic brush systems in both symmetric and asymmetric setups. In the symmetric setup both brushes are chemically alike, while the asymmetric system consists of two different brushes that each prefer their own solvent. The trends observed in the experimentally measured force traces and the friction reduction are similar to the simulations and extend to fully immersed contacts. These results reveal that two immiscible brush systems in mechanical contact slide at a fluid-fluid interface while having load-bearing ability. This makes them ideal candidates for tribological applications.

Edit Kutnyanszky

Materials Science and Technology of Polymer,
MESA+ Institute for Nanotechnology,
Materials Science and Technology of Polymer, MESA+ Institute for Nanotechnology

University of Twente

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Edit Kutnyanszky

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Materials Science and Technology of Polymer,MESA+ Institute for Nanotechnology,Materials Science and Technology of Polymer, MESA+ Institute for Nanotechnology

University of Twente

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Materials Science and Technology of Polymer,
MESA+ Institute for Nanotechnology,
Materials Science and Technology of Polymer, MESA+ Institute for Nanotechnology