複合表面グラフトと後置修飾法による光応答膜の調製
Summary
プラズマ誘導重合手順は、高分子膜の表面開始重合について記載されている。フォトクロミック物質とグラフトポリマーの更後置修飾は、光応答性膜の透過性測定を行うプロトコルが提示される。
Abstract
市販のトラックエッジのポリマー膜の表面張力を修正するために、表面開始重合の方法が提示される。膜表面からの重合は、2 – ヒドロキシエチルメタクリレート（HEMA）のメタノール溶液で膜表面を反応させ、続いて、膜のプラズマ処理によって誘導される。特別な注意が前に表面上に重合プラズマ処理のためのプロセスパラメータに与えられる。例えば、膜の異なるタイプ（ 例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン）に対するプラズマ処理の影響が検討されている。さらに、表面グラフト化膜の経時安定性は、接触角測定によって示されている。このように、ポリ（2 – ヒドロキシエチルメタクリレート）（PHEMA）をグラフトすると、表面はさらに、所望の物質のカルボン酸官能基を有するポリマーのアルコール部分エステル化することにより修飾することができる。これらの反応は、したがって、膜表面の官能化のために使用することができる。例えば、膜の表面張力を変化させることができる、または提示光反応性等の所望の機能を挿入することができる。これは、光応答性膜をもたらすスピロベンゾピラン部官能化カルボン酸とPHEMAを反応させることによって実証される。溶媒の選択は、後置修飾工程において主要な役割を果たしており、本稿で詳しく説明されている。そのような官能化された膜の透過測定は外部光源にフランツセルを用いて行われる。 UV-可視範囲の光の波長を変化させることにより、水性カフェイン溶液の透磁率の変化が観察される。
Introduction
材料のプラズマ改質は、多くの産業分野で重要なプロセスとなっています。材料のバルク特性を変えることなく、表面や表面 の機能化の洗浄は、プラズマ処理表面科学1-8での本質的なプロセスになりました。
ポリマーのプラズマ処理はホモリシス結合開裂をもたらす。これは、ポリマー材料の縁にラジカルリッチ表面の形成をもたらす。酸素分子を含有するプラズマを用いて、表面を酸素に富むため、より親水性の9-11なる。しかし、表面の親水性は、時間12以上安定していない。長期安定性を高めるために、プラズマ処理された表面は、化学的に13-15後に、プラズマ処理中に変更することができる。この処理は、通常、プラズマ処理中のガス相への反応性モノマー種を添加することによって行われ、これらのモノマーは、その後重合さポリマー表面の作成ラジカルから。化学的処理は、不揮発性のモノマーを用いて実施されている場合、グラフトポリマーは、プラズマ改質後に行わなければならない。ラジカルが表面に形成された後、制御されたグラフト化を行うために、プラズマセットアップが制御された条件の下で、溶液中の12,16の表面からプラズマが開始した表面誘起重合を可能にする、記載されている。
プレゼンテーションでは、トラックエッジの高分子膜12,17の修正に焦点を当てています。これらの膜の表面張力を変更することによって、透過速度は、12を変化させることができる。これきれいで、高速プロセスは、高分子膜のバルク特性を変えることなく、膜表面全体を覆う非常に薄い層（<5nm程度）の作成を可能にする。 、プラズマプロセス中のエッジングに、トラックエッジの膜の孔径がわずかに12を増大させる。エッジング率はdependiですポリマー上ngのとリニアな動作を持っています。
反応性官能基を有するモノマーを用いる場合、グラフトポリマーはさらに官能化することができる。これは、カルボン酸官能化スピロピランとPHEMA-グラフト膜の後置修飾によって実証される。スピロピランをUV光を照射するとメロシアニン種に変換することが知られているので、このことは、フォトクロミック表面をもたらす。スピロピラン形態は、可視光でメロシアニン形態（ 図1）18,19 を照射することによって再確立することができる。メロシアニン形態はスピロピラン状態よりも極性であるため、塗膜の表面張力は、光20をトリガすることができる。表面張力の変化は、水溶液に向かって膜の透過性に影響を与える。セットアップこれらの光応答性膜の透過性試験を行うためにどのように表示され、透過性抵抗の有意な変化は、（iを減少させる97％によりn透過性）が示される。このような膜は、薬物送達のセットアップでまたはスマート検知システムに組み込むことができる。
スピロベンゾピラン化合物1の図1。光異性化。
Protocol
Representative Results
Discussion
プラズマ処理は、アルゴンイオン化によって引き起こされる紫色のガスを生成する。オレンジ色が漏れから望ましくない窒素の存在を示すであろう。プラズマ処理は、表面上にラジカルを形成するだけでなく、膜7,12をエッチングしないだけでなく。あまりにも多くのエッチングは、膜の透過性に影響を与えるであろう、かなりの細孔径を変更することができる。提示され、?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、財政的にスイス国立科学財団（ – スマートマテリアルNRP 62）によってサポートされていました。また、B.ハンゼルマン、K.ケール、U.シュッツとBロイトホルトのサポートがあると認めた。
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 2-Hydroxyethyl methacrylate, 97% | Sigma-Aldrich | 128635 | |
| Hexane 99% | Biosolve | ||
| Magnesium sulfate (MgSO4, anhydrous) | Sigma-Aldrich | M7506 | |
| Methanol, 99% | Sigma-Aldrich | 14262 | dried over molecular sieves |
| N,N-Dicylcohexylcarbodiimide, 99% | Sigma-Aldrich | D8002 | |
| Dimethyl aminopyridine, 99% | Sigma-Aldrich | 107700 | |
| Tert-butylmethylether, 98% | Fluka | 306975 | |
| Polycarbonate membrane | Whatman | Nanopore Track Etched (TE) (1.0 μm, 0.2 μm, 0.1 μm, 50 nm, 30 nm and 15 nm pore diameter; 47 mm or 25 mm membrane diameter) | |
| Caffeine (reagent plus) | Sigma-Aldrich | C0750 | |
| Franz diffusion cell (12 ml) | SES-Analysesysteme | 6C010015 | 15mm unjacheted Franz Cell, 12 ml Receptor volume, Flat ground, clear glass, stirbat and clamp |
| UV-Lamp | UV irradiation (366 nm, 15 W/m2) | ||
| White light lamp | White light irradiation (500 W bulb) | ||
| UV/Vis spectrophotometer | Varian 50Bio/50MPR | ||
| Polyester membranes | Sterlitech | PET0225100 | Polyester Membrane Filters, 0.2 μm pore diameter, 25 mmm diameter |
| Polyvinylidene fluoride membranes | Millipore | PVDF Membranes Durapore (0.22 μm pore diameter; 47 mm membrane diameter) | |
| Argon (99.9995%) | Alphagaz | ||
| Dressler Cesar RF Power Generator | Plasma chamber setup | ||
| MKS Multi Gas Controller 647C | Plasma chamber setup | ||
| MKS Mass-Flow controllers | Plasma chamber setup | ||
| Vacuubrand RE 2.5 rotary vane vacuum pump | Plasma chamber setup | ||
| Contact angle measurement device Krüss G10 | |||
| Balances Mettler Toledo AB204-S and Mettler ME30 |
References
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