| Περίληψη |
H Βιομιμητική προσφέρei τη δυνατότητα της προσομοίωσης βιολογικών συστημάτων σε τεχνητές επιφάνειες, με επιθυμητές ιδιότητες. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για την τεχνητή κατασκευή αυτών των επιφανειών.
Η παρούσα διατριβή αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο είναι η κατασκευή μικροδομημένων υποστρωμάτων πυριτίου μέσω ακτινοβόλησης με λέιζερ υπέρ-στενων παλμών, υπό διαφορετικές πειραματικές παραμέτρους, συμπεριλαμβανομένης της πυκνότητας ενέργειας και το περιβάλλον ακτινοβολίας. Το δεύτερο μέρος είναι η κατασκευή των ιεραρχικών μικρο-νανο- δομημένων υποστρωμάτων. Αυτές περιλαμβάνουν μικρο-δομημένα υποστρώματα πυριτίου που είναι νανο-διακοσμημένα με σφαιρικά νανοσωματίδια χρυσού διαφόρων λειτουργιώκν ομάδων και μεγεθών. Τα νανοσωματίδια χρυσού έχουν συνδεθεί μέσω της χημείας σιλανίου. Και οι δύο τύποι υποστρωμάτων έχουν χαρακτηρίζονται σε σχέση με τη μορφολογία τους ,τις διαβροχικές και οπτικές τους ιδιότητες.
Όσον αφορά τις μικρο-δομημένες επιφάνειες, ο μορφολογικός χαρακτηρισμός έδειξε ότι καθώς η πυκνότητα ενέργειας λέιζερ αυξάνει, αυξάνει και η τραχύτητα της επιφάνειας. Τα μικροδομημένα υποστρώματα εμφάνισαν δομές μικροκώνων ποικίλου ύψους και πυκνότητας. Πιο συγκεκριμένα, η πυκνότητα και το ύψος των μικρο-δομών (δηλαδή των μικρο-κώνων) μειωνόταν και αυξανόταν αντίστοιχα, με την αύξηση της πυκνότητας ενέργειας του λέιζερ. Η μελέτη της γωνίας επαφής κατέδειξε ότι καθώς η τραχύτητα της επιφάνειας αυξάνεται, τα υποστρώματα έγιναν πιο υδρόφοβα. Ο οπτικός χαρακτηρισμός έδειξε ότι καθώς η επιφανειακή τραχύτητα αυξάνει, η ανακλαστικότητα μειώνεται, σε όλο το εύρος του μήκους κύματος (250-2500nm). Το στρώμα οξειδίου του πυριτίου σε επίπεδες επιφάνειες πυριτίου οδηγεί σε μείωση του συντελεστή ανάκλασης, σε αντίθεση με την περίπτωση των μικρο-δομημένων υποστρωμάτων, όπου το στρώμα οξειδίου του πυριτίου αύξησε την ανακλαστικότητα, στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα.
Όσον αφορά τις ιεραρχικά δομημένα υποστρώματα,η ανάλυση SEM επιβεβαίωσε την επιτυχή εναπόθεση των νανοσωματιδίων χρυσού στις μικρο-δομημένες επιφάνειες πυριτίου. Η εναπόθεση απέδωσε μια ομοιογενή κατανομή νανοσωματιδίων με ορισμένες περιοχές μικρών συστάδων. Όλοι οι τύποι των νανοσωματιδίων χρυσού που δοκιμάστηκαν, και τα οποία φέρουν ποικίλες λειτουργικότητες (π.χ. ολιγοπεπτίδια, συμπεριλαμβανομένων των CALNN και CALNN-RGD και οργανικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένου του κιτρικού σταθεροποιητή και DMAP) έχουν επιτυχώς συνδεθεί επί των μικροδομημένων επιφανειών των υποστρωμάτων πυριτίου. Είναι αξιοσημείωτο ότι τα νανοσωματίδια χρυσού μπόρεσαν να καλύψουν όλη την επιφάνεια των τριασδιάστατων μικροδομημένων υποστρωμάτων δίνοντας μια κατανομή η οποία ήταν συγκρίσιμη με εκείνη για τα επίπεδα υποστρώματα πυριτίου. Η μελέτη της γωνίας επαφής κατέδειξε ότι τα αρχικά υδρόφοβα μικροδομημένα υποστρώματα πυριτίου έγιναν πιο υδρόφιλα με την προσθήκη νανοσωματιδίων χρυσού. Ο οπτικός χαρακτηρισμός έδειξε ότι τα νανοσωματίδια χρυσού έχουν την τάση να μειώνουν την ανακλαστικότητα του οξειδωμένου μικρο-δομημένου υποστρώματος πυριτίου.
Τέλος, τόσο οι μικροδομημένες οσο και οι ιεραρχικές επιφάνειες μικρο-νανο-τραχύτητας έχουν χαρακτηριστεί ως υποστρώματα κυτταρικής καλλιέργειας για την ανάπτυξη των νευρικών βλαστικών κυττάρων. Στην περίπτωση των μικρο-δομημένων υποστρώματα, δείχθηκε ότι η μεγαλύτερη πλειοψηφία των κυττάρων συνδέονται κατά προτίμηση στα υποστρώματα μεσαίας τραχύτητας. Αξιοσημείωτα, τα κύτταρα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του κύριου άξονα των μικροκώνων. Αυτή η κυτταρική αντίδραση ήταν πιο έντονη στα αντίστοιχα ιεραρχικά υποστρώματα που είχαν διακοσμηθεί με το μοτίβο RGD.
|
Fabrication and characterization of micro-structured silicon substrates and hierarchical micro-nano-structured silicon substrates with gold nanoparticles
