3D-Mikrostrukturen mit Direct Laser Writing
3-Dimensionale Mikrostrukturen lassen sich unter Anwendung direkter Laserbeschriftung kombiniert mit radikalischer Thiol-En-Polymerisation herstellen.
Funktionelle Oberflächen- und 3D-Mikrostrukturherstellung haben sich beide zu Forschungsthemen mit großem Interesse für Wissenschaftler rund um den Globus avanciert. Die präzise räumliche Strukturierung und Herstellung von hochaufgelösten willkürlichen 3D-Architekturen ist nun möglich, die deren Anwendung in vielfältigen wissenschaftlichen Bereichen von der Lab-on-a-chip Applikation bis hin zur Herstellung von Metamaterialien ermöglicht.
Abb.: SEM-Aufnahmen von einer Holzstapelstruktur hergestellt via Thiol-ene induziertem Direktlaserbeschriften. Das Innere der Struktur wird freigelegt nach fokussiertem Ionenstrahlfräsen. Die gesamte Struktur ist dargestellt in a), wohingegen b) den oberen Teil und c) den inneren Teil zeigt (Maßstab 1 µm). (Bild: KIT)
In einem gemeinsamen Projekt der Arbeitsgruppen von Barner-Kowollik (Präparative Makromolekulare Chemie, Karlsruher Institut für Technologie) und Wegener (Institute für Angewandte Physik, Karlsruher Institut für Technologie) ist den Forschern nun die einfache Herstellung reaktiver 3D-Mikrostrukturen via direkter Laserbeschriftung und Thiol-ene Chemie gelungen, wie Sie in ihrem kürzlich erschienenen Artikel in der Zeitschrift Macromolecular Rapid Communications berichten.
In ihrer Arbeit stellten Sie 3D-Strukturen durch Anwendung von 2-Photonen induzierter radikalischen Thiol-ene Polymerization her. In einem zweiten Reaktionsschritt wird die Oberfläche der Struktur durch Verwendung an die Restfläche gehefteter Thiole und verschiedenen funktionellen Maleimiden in einer Thiol-Michael-Additionsreaktion angepfropft. Die Technik ermöglicht die effektive Oberflächenfunktionalisierung hergestellter Strukturen mit einer Reihe von Reagenzien und nimmt funktionelle Oberflächen mit in die 3D-Ordnung.
Abb.: Laser Scanning Mikroskopieaufnahmen von a) einer Thio-ene induzierte Holzstapelstruktur und b) dem “macroarc” Logo nach der Funktionalisierung der Struktur mit Fluoresceinmaleimid (Maßstab 10 µm). (Bild: KIT)
Die berichtete Strategie dürfte den Weg für eine einfache Gestaltung räumlich aufgelöster 3D-Funktionalisierung von Mikrostrukturen ebnen verbunden mit einer Verbesserung ihrer Anwendungen bei z.B. gezielte Zellanhaftung und Zellverhaltensstudien. Durch Kombination der Vorteile von Mikrofabrikation und Oberflächenfunktionalität lässt sich die Technik auch von Wissenschaftlern anwenden, die 3D-Strukturen an ihre funktionale Oberfläche anfügen möchten, zur Feinabstimmung oder Verbesserung physikalischer Eigenschaften.
Carmen Teutsch
