Une image en gros plan de piliers à micro-échelle qui ont été formés - ou, photostructuré — dans le polymère OSTE utilisant la lumière UV. Crédit :KTH Institut royal de technologie
Des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology de Suède ont développé un nouveau polymère adapté à la photostructuration, qui ouvre de nouvelles possibilités pour le diagnostic médical, biophotonique et impression 3D.
Le polymère dit thiolènes hors stoechiométrie (OSTE) a été développé au KTH spécifiquement pour répondre au besoin d'un matériau adapté à la fois au prototypage expérimental et à la fabrication à grande échelle de laboratoires sur puce - ou, laboratoires de bioanalyse miniaturisés.
« Il peut être très utile dans une variété d'applications telles que les outils de diagnostic à proximité du patient, " dit l'un des développeurs, Tommy Haraldsson, docent dans le département Micro et Nanosystèmes à KTH.
L'une des qualités uniques du polymère OSTE est que sa surface est chimiquement réactive sans rien ajouter ni préparer la surface d'une manière spéciale. Maintenant, un autre avantage a été révélé.
Dans le numéro de février de la revue du groupe d'édition Nature Microsystèmes et nano-ingénierie , les auteurs rapportent la découverte que lors de l'exposition à la lumière UV, les molécules du polymère s'arrangent d'une manière qui améliore considérablement la photostructuration.
La photostructuration est une technique par laquelle la lumière UV est utilisée pour solidifier des formes 3D à micro-échelle dans un polymère liquide. "Ces microstructures peuvent guider la lumière, comme avec les guides d'ondes. Ou ils peuvent être utilisés pour contrôler le débit de fluide, comme avec les canaux microfluidiques, " dit Gaspard Pardon, chercheur post-doctoral en Micro et Nanosystèmes au KTH.
Une image en gros plan de piliers à micro-échelle qui ont été formés - ou, photostructuré — dans le polymère OSTE utilisant la lumière UV. Crédit :KTH Institut royal de technologie
Jusqu'à maintenant, la grande classe de polymères à laquelle appartient le matériau KTH, copolymères thiol-ène, a été considérée comme inappropriée pour la photostructuration.
"Avec cette nouvelle compréhension des mécanismes sous-jacents et des propriétés des matériaux disponibles, nous pouvons également anticiper de futures applications passionnantes, " Pardon dit.
"La biophotonique est l'un de ces domaines, " Pardon. La biophotonique exploite la lumière et d'autres formes d'énergie rayonnante pour comprendre le fonctionnement interne des cellules et des tissus. Cette approche permet aux chercheurs de voir, mesure, analyser et manipuler le matériel biologique d'une manière jamais possible auparavant.
« Nous avons également commencé à tester l'impression 3D de notre nouveau matériau. En produisant des structures 3D qui ont les propriétés chimiques de surface spéciales du matériau, il permettrait au polymère d'être utilisé dans une variété de nouvelles applications, " il dit.
Le polymère OSTE a été développé au cours des cinq dernières années pour combler le "labo-to-fab-gap", et créer une alternative aux matériaux prêts à l'emploi sous-optimaux qui sont maintenant utilisés pour le développement de dispositifs conceptuels de laboratoire sur puce. Les matériaux prédominants utilisés aujourd'hui sont connus pour avoir de mauvaises propriétés mécaniques ou chimiques, telles que l'absorption de petites molécules et les difficultés de modification permanente de la surface.
Avec le matériau KTH, il est cependant possible d'ajouter facilement différentes couches de matériau ou de modifier les propriétés de surface pour traiter des écoulements microscopiques de fluides, sans utiliser de colle ou traiter autrement la surface du matériau. Une autre possibilité est que le matériau permette de modifier simplement la mouillabilité et la chimie de la surface.
« Nous pouvons également intégrer des biomatériaux et bioréactifs sensibles, et le coût de fabrication est potentiellement réduit car le matériau est si facile à travailler, " Pardon dit.
