ES2625345T3 - Métodos para fabricar micro- y nanoestructuras usando litografía blanda o de impresión - Google Patents

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Joseph M. Desimone
Jason P. Rolland
Ansley E. Exner
Edward T. Samulski
R. Jude Samulski
Benjamin W. Maynor
Larken E. Euliss
Ginger M. Denison
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Abstract

Método para fabricar partículas de tamaño micro o nanométrico monodispersas, que comprende: introducir un material en una plantilla con patrón en el que la plantilla con patrón define una pluralidad de rebajes en la misma, cada rebaje de la pluralidad de rebajes comprende una conformación creada por ingeniería tridimensional sustancialmente equivalente, y la plantilla con patrón no es humectante y comprende un material elastomérico resistente al disolvente, que tiene una energía de superficie de menos de 18 mN/m; tratar el material mientras el material está en contacto con los rebajes de la plantilla con patrón para formar una pluralidad de estructuras creadas por ingeniería sustancialmente equivalentes, en el que dichas estructuras son partículas de tamaño micro o nanométrico, en el que las partículas están esencialmente libres de una capa de escoria; y retirar las partículas de los rebajes de la plantilla con patrón para proporcionar una pluralidad de partículas de tamaño micro o nanométrico monodispersas aisladas que están esencialmente libres de una capa de escoria.

Description

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DESCRIPCION
Metodos para fabricar micro- y nanoestructuras usando litografla blanda o de impresion Interes del gobierno
Esta invencion se realizo con apoyo del gobierno estadounidense mediante la subvencion de la Oficina de Investigation Naval n.° N000142l0l85 y el programa del Centro de Ciencia y Tecnologla de la Fundacion Nacional para la Ciencia bajo el acuerdo n.° CHE-9876674. El gobierno estadounidense tiene ciertos derechos en la invencion.
Campo tecnico
Metodos para preparar partlculas a micro- y/o nanoescala usando litografla blanda o de impresion.
Abreviaturas
°C = grados Celsius
cm = centlmetro
DBTDA = diacetato de dibutil estano
DMA = acrilato de dimetilo
DMPA = 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona
EIM = metacrilato de 2-isocianatoetilo
FEP = etilenpropileno fluorado
Freon 113 = 1,1,2-triclorotrifluoroetano
g = gramos
h = horas
Hz = hercio
IL = litografla de impresion kg = kilogramos kHz = kilohercio kPa = kilopascal
MCP = impresion por microcontacto
MEMS = sistema microelectromecanico
MHz = megahercio
MIMIC = micromoldeo en capilares
ml = mililitros
mm = millmetros
mmol = milimoles
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mN = milli-Newton p.f. = punto de fusion mW = milivatios
NCM = moldeo por nanocontacto NIL = litografla de nanoimpresion nm = nanometros PDMS = polidimetilsiloxano PEG = poli(etilenglicol)
PFPE = perfluoropolieter PLA poli(acido lactico)
PP = polipropileno Ppy = poli(pirrol)
psi = libras por pulgada cuadrada PVDF = poli(fluoruro de vinilideno)
PTFE = politetrafluoroetileno
SAMIM = micromoldeo asistido por disolvente
SEM = microscopla electronica de barrido
S-FIL = litografla de impresion por “etapas y flash”
Si = silicio
TMPTA = triacrilato de trimetilopropano pm = micrometros UV = ultravioleta W = vatios
ZDOL = poli(oxido de tetrafluoroetileno-co-difluorometileno)a,m diol Antecedentes
La disponibilidad de procedimientos de nanofabricacion viables es un factor clave para hacer realidad el potencial de las nanotecnologlas. En particular, la disponibilidad de procedimientos de nanofabricacion viables es importante para los campos de fotonica, electronica y proteomica. Las tecnicas litograficas de impresion (IL) tradicionales son una alternativa a la fotolitografla para fabricar circuitos integrados, dispositivos micro- y nanofluldicos, y otros dispositivos con caracterlsticas de tamano micrometrico y/o nanometrico. Sin embargo, existe la necesidad en la tecnica de nuevos materiales para el avance de las tecnicas de IL. Veanse Xia, Y., et al., Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550575; Xia, Y., et al., Chem. Rev., 1999, 99, 1823-1848; Resnick, D. J., et al., Semiconductor International, 2002, junio, 71-78; Choi, K. M., et al., J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 4060-4061; McClelland, G. M., et al., Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 1483; Chou, S. Y., et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 1996, 14, 4129; Otto, M., et al., Microelectron. Eng., 2001, 57, 361; y Bailey, T., et al., J. Vac. Sci. Technol., B, 2000, 18, 3571.
Litografla de impresion comprende al menos dos areas: (1) tecnicas litograficas blandas, vease Xia, Y., et al.
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Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550-575, tales como micromoldeo asistido por disolvente (SAMIM); micromoldeo en capilares (MIMIC); e impresion por microcontacto (MCP); y (2) tecnicas litograficas de impresion rlgida, tales como moldeo por nanocontacto (NCM), vease McClelland, G. M., et al., Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 1483; Otto, M., et al., Microelectron. Eng., 2001, 57, 361; impresion litografica por “etapas y flash” (S-FIL), vease Bailey, T., et al., J. Vac. Sci. Technol., B, 2000, 18, 3571; y litografla de nanoimpresion (NIL), vease Chou, S. Y., et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 1996, 14, 4129.
Las redes a base de polidimetilsiloxano (PDMS) se han convertido en el material de eleccion para gran parte del trabajo en litografla blanda. Veanse Quake, S. R., et al., Science, 2000, 290, 1536; Y. N. Xia y G. M. Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 551; y Y. N. Xia, et al., Chem. Rev. 1999, 99, 1823.
El uso de materiales elastomericos, blandos, tales como PDMS, ofrece varias ventajas para las tecnicas litograficas. Por ejemplo, el PDMS es altamente transparente a la radiacion ultravioleta (UV) y tiene un modulo de Young muy bajo (aproximadamente 750 kPa), lo que le proporciona la flexibilidad requerida para el contacto conformacional, incluso sobre irregularidades de superficie, sin la posibilidad de agrietamiento. En cambio, puede producirse agrietamiento con moldes hechos de materiales quebradizos, de alto modulo, tales como silicio y vidrio sometidos a ataque qulmico. Vease Bietsch, A., et al., J. Appl. Phys., 2000, 88, 4310-4318. Ademas, la flexibilidad en un molde facilita la liberacion facil del molde de los originales y replicas sin agrietamiento y permite que el molde dure multiples etapas de impresion sin danar las caracterlsticas fragiles. Adicionalmente, muchos materiales elastomericos, blandos son permeables a los gases, una propiedad que puede usarse con ventaja en aplicaciones de litografla blanda.
Aunque PDMS ofrece algunas ventajas en aplicaciones de litografla blanda, varias propiedades inherentes a PDMS limitan gravemente sus capacidades en litografla blanda. En primer lugar, los elastomeros a base de PDMS se hinchan cuando se exponen a la mayorla de los compuestos solubles organicos. Vease Lee, J. N., et al., Anal. Chem., 2003, 75, 6544-6554. Aunque esta propiedad es beneficiosa en aplicaciones de impresion por microcontacto (MCP) porque permite que el molde adsorba tintas organicas, vease Xia, Y., et al., Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550-575, la resistencia al hinchamiento es importante de manera fundamental en la mayorla de las otras tecnicas litograficas blandas, especialmente para SAMIM y MIMIC, y para tecnicas de IL en las que un molde se pone en contacto con una pequena cantidad de resina o monomero organico curable. De lo contrario, la fidelidad de las caracterlsticas sobre el molde se pierde y va seguido por un problema de adhesion irresoluble debido a infiltracion del llquido curable dentro del molde. Tales problemas se producen comunmente con moldes a base de PDMS debido a que la mayorla de los llquidos organicos hinchan PDMS. Sin embargo, los materiales organicos son los materiales mas deseables para el molde. Adicionalmente, disoluciones acuosas acidas o basicas reaccionan con PDMS, provocando la rotura de la cadena de pollmero.
En segundo lugar, la energla de superficie de PDMS (aproximadamente 25 mN/m) no es lo suficientemente baja para procedimientos de litografla blanda que requieren alta fidelidad. Por este motivo, la superficie con patron de moldes a base de PDMS se somete a menudo a fluoracion usando un tratamiento con plasma seguido por deposicion de vapor de un fluoroalquiltriclorosilano. Vease Xia, Y., et al., Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550-575. Sin embargo, estas siliconas tratadas con fluor se hinchan cuando se exponen a disolventes organicos.
En tercer lugar, la forma comercialmente disponible mas comunmente usada del material usado en moldes de PDMS, por ejemplo, Silgard 184® (Dow Corning Corporation, Midland, Michigan, Estados Unidos de America) tiene un modulo que es demasiado bajo (aproximadamente 1,5 MPa) para muchas aplicaciones. El bajo modulo de estos materiales de PDMS comunmente usados da como resultado caracterlsticas de pandeo y doblez y, como tal, no es muy adecuado para procedimientos que requieren una alineacion y colocacion precisa del patron. Aunque los investigadores han intentado abordar este ultimo problema, veanse Odom, T. W., et al., J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 12112-12113; Odom, T. W. et al., Langmuir, 2002, 18, 5314-5320; Schmid, H., et al., Macromolecules, 2000, 33, 3042-3049; Csucs, G., et al., Langmuir, 2003, 19, 6104-6109; Trimbach, D., et al., Langmuir, 2003, 19, 1095710961, los materiales elegidos presentan todavla una escasa resistencia al disolvente y requieren etapas de fluoracion para permitir la liberacion del molde.
Tambien se han usado materiales rlgidos, tales como vidrio de cuarzo y silicio, en litografla de impresion. Veanse Xia, Y., et al., Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550-575; Resnick, D. J., et al., Semiconductor International, 2002, junio, 71-78; McClelland, G. M., et al., Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 1483; Chou, S. Y., et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 1996, 14, 4129; Otto, M., et al., Microelectron. Eng., 2001, 57, 361; y Bailey, T., et al., J. Vac. Sci. Technol., B, 2000, 18, 3571; Chou, S. Y., et al., Science, 1996, 272, 85-87; Von Werne, T. A., et al., J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 3831-3838; Resnick, D. J., et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 2003, 21, 2624-2631. Estos materiales son superiores a PDMS en modulo y resistencia al hinchamiento, pero carecen de flexibilidad. Tal falta de flexibilidad inhibe el contacto conformacional con el sustrato y provoca defectos en la mascara y/o replica durante la separacion.
Otra desventaja de los materiales rlgidos es la necesidad de usar un molde costoso y diflcil de fabricar, que se produce normalmente usando fotolitografla convencional o litografla de haz de electrones (haz de e). Vease Chou, S. Y., et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 1996, 14, 4129. Mas recientemente, la necesidad de usar repetidamente moldes
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de vidrio de cuarzo o silicio caros en procedimientos de NCM se ha eliminado usando un molde a base de acrilato generados a partir de la colada de una mezcla de monomeros fotopolimerizables frente a un original de silicio. Veanse McClelland, G. M., et al., Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 1483, y Jung, G. Y., et al., Nanoletters, 2004, ASAP. Este enfoque tambien puede verse limitado por el hinchamiento del molde en disolventes organicos.
A pesar de tales avances, otras desventajas de la fabricacion de moldes a partir de materiales rlgidos incluyen la necesidad de usar etapas de fluoracion para disminuir la energla de superficie del molde, vease Resnick, D. J., et al., Semiconductor International, 2002, junio, 71-78, y el problema inherente de la liberacion de un molde rlgido de un sustrato rlgido sin romper o danar el molde o el sustrato. Veanse Resnick, D. J., et al., Semiconductor International, 2002, junio, 71-78; Bietsch. A., J. Appl. Phys., 2000, 88, 4310-4318. Khang, D. Y., et al., Langmuir, 2004, 20, 2445-2448, que han notificado el uso de moldes rlgidos compuestos por teflon termoconformado AF® (DuPont, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de America) para abordar el problema de energla de superficie. Sin embargo, la fabricacion de estos moldes requiere altas temperaturas y presiones en una prensa de fusion, un procedimiento que podrla danar las delicadas caracterlsticas de un original de oblea de silicio. Adicionalmente, estos moldes presentan todavla las desventajas intrlnsecas de otros materiales rlgidos tal como se explico de manera resumida anteriormente en el presente documento.
Ademas, una limitacion clara e importante de la fabricacion de estructuras sobre dispositivos semiconductores usando moldes o plantillas hechos de materiales duros es la formacion habitual de una capa residual o de “escoria” que se forma cuando una plantilla rlgida se pone en contacto con un sustrato. Incluso con fuerzas elevadas aplicadas, es muy diflcil desplazar completamente los llquidos durante este procedimiento debido al comportamiento humectante del llquido que esta moldeandose, lo que da como resultado la formacion de una capa de escoria. Por tanto, existe la necesidad en la tecnica de un metodo de fabricacion de un patron o una estructura sobre un sustrato, tal como un dispositivo semiconductor, que no de como resultado la formacion de una capa de escoria.
Se ha notificado la fabricacion de dispositivos microfluldicos resistentes al disolvente con caracterlsticas del orden de cientos de micrometres a partir de perfluoropolieter (PFPE) fotocurable. Vease Rolland, J. P., et al., J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 2322-2323. Los materiales a base de PFPE son llquidos a temperatura ambiente y pueden reticularse fotoqulmicamente para producir elastomeros duros, duraderos. Ademas, los materiales a base de PFPE estan altamente fluorados y son resistentes al hinchamiento por disolventes organicos, tales como cloruro de metileno, tetrahidrofurano, tolueno, hexanos y acetonitrilo entre otros, que son deseables para su uso en plataformas de microqulmica basadas en dispositivos microfluldicos elastomericos. Sin embargo, existe la necesidad en la tecnica de aplicar materiales a base de PFPE a la fabricacion de dispositivos a nanoescala por motivos relacionados.
Ademas, existe la necesidad en la tecnica de metodos mejorados para formar un patron sobre un sustrato, tal como un metodo que emplea una mascara con patron. Veanse la patente estadounidense n.° 4.735.890 concedida a Nakane et al.; la patente estadounidense n.° 5.147.763 concedida a Kamitakahara et al.; la patente estadounidense n.° 5.259.926 concedida a Kuwabara et al.; y la publication PCT internacional n.° WO 99/54786 concedida a Jackson et al., cada una de las cuales se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad.
Existe tambien la necesidad en la tecnica de un metodo mejorado para formar estructura aisladas que puedan considerarse estructuras “creadas por ingenierla”, incluyendo pero sin limitarse a partlculas, conformaciones y partes. Usando metodos de IL tradicionales, la capa de escoria que se forma casi siempre entre las estructuras actua conectando o uniendo estructuras entre si, haciendo diflcil de ese modo, si no imposible, fabricar y/o recoger estructuras aisladas.
Existe tambien la necesidad en la tecnica de un metodo mejorado para formar partlculas cargadas a micro- y nanoescala, en particular electretos de pollmero. El termino “electretos de pollmero” se refiere a dielectricos con carga almacenada, o bien sobre la superficie o bien en el volumen, y dielectricos con dipolos orientados, congelados, ferrielectricos o ferroelectricos. A macroescala, tales materiales se usan, por ejemplo, para empaquetamiento electronico y dispositivos de electretos de carga, tales como microfonos y similares. Veanse Kressman, R., et al., Space-Charge Electrets, vol. 2, Laplacian Press, 1999; y Harrison, J. S., et al., Piezoelectic Polimers, NASA/CR-2001-211422, informe de ICASE n.° 2001-43. El poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) es un ejemplo de un material de electreto de pollmero. Ademas de PVDF, materiales de electretos de carga, tales como polipropileno (PP), teflon-etilenpropileno fluorado (FEP) y politetrafluoroetileno (PTFE), tambien se consideran electretos de pollmero.
Ademas, existe la necesidad en la tecnica de metodos mejorados para suministrar agentes terapeuticos, tales como farmacos, vectores genicos no virales, ADN, ARN, iARN y partlculas virales, a una diana. Veanse Biomedical Polymers, Shalaby, S. W., ed., Harner/Gardner Publications, Inc., Cincinnati, Ohio, 1994; Polimeric Biomaterials, Dumitrin, S., ed., Marcel Dekkar, Inc., Nueva York, Nueva York, 1994; Park, K., et al., Biodegradable Hidrogels for Drug Delivery, Technomic Publishing Company, Inc., Lancaster, Pensilvania, 1993; Gumargalieva, et al., Biodegradation and Biodeterioration of Polymers: Kinetic Aspects, Nova Science Publishers, Inc., Commack, Nueva York, 1998; Controlled Drug Delivery, American Chemical Society Symposium Series 752, Park, K., y Mrsny, R. J.,
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eds., Washington, D.C., 2000; Cellular Drug Delivery: Principles and Practices, Lu, D. R., y Oie, S., eds., Humana Press, Totowa, Nueva Jersey, 2004; y Bioreversible Carriers in Drug Design: Theory and Applications, Roche, E. B., ed., Pergamon Press, Nueva York, Nueva York, 1987. Para una descripcion de agentes terapeuticos representativos para su uso en tales metodos de suministro, vease la patente estadounidense n.° 6,159.443 concedida a Hallahan, que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad.
En resumen, existe la necesidad en la tecnica de identificar nuevos materiales para su uso en tecnicas litograficas de impresion. Mas particularmente, existe la necesidad en la tecnica de metodos para la fabricacion de estructuras al nivel de decenas de micrometros hasta tamanos caracterlsticos por debajo de 100 nm.
Sumario
La presente invencion reivindicada proporciona, en un primer aspecto, un metodo para fabricar partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas, que comprende:
introducir un material en una plantilla con patron en el que la plantilla con patron define una pluralidad de rebajes en la misma, cada rebaje de la pluralidad de rebajes comprende una conformacion creada por ingenierla tridimensional sustancialmente equivalente, y la plantilla con patron no es humectante, y comprende un material elastomerico resistente al disolvente que tiene una energla de superficie de menos de 18 mN/m;
tratar el material mientras el material esta en contacto con los rebajes de la plantilla con patron para formar una pluralidad de estructuras creadas por ingenierla sustancialmente equivalentes, en el que dichas estructuras son partlculas de tamano micro o nanometrico, en el que las partlculas estan esencialmente libres de una capa de escoria; y
retirar las partlculas de los rebajes de la plantilla con patron para proporcionar una pluralidad de partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas aisladas que estan esencialmente libres de una capa de escoria.
La presente invencion reivindicada proporciona ademas, en un segundo aspecto, una pluralidad de partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas aisladas que estan esencialmente libres de una capa de escoria tal como pueden obtenerse mediante el metodo del primer aspecto, en el que se incorpora un agente terapeutico en la estructura aislada.
La presente invencion reivindicada proporciona ademas, en un tercer aspecto, un metodo para fabricar una pluralidad de partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas que comprende:
introducir un material en un molde, en el que el molde comprende un material elastomerico que tiene una energla de superficie de menos de 18 mN/m;
tratar el material mientras el material esta en contacto con el molde para formar una pluralidad de partlculas en el que las partlculas estan esencialmente libres de una capa de escoria; y
retirar las partlculas del molde para proporcionar una pluralidad de partlculas monodispersas independientes.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe un metodo para formar una o mas partlculas, comprendiendo el metodo:
(a) proporcionar una plantilla con patron y un sustrato, en el que la plantilla con patron comprende una superficie de plantilla con patron que tiene una pluralidad de areas con rebajes formadas en la misma;
(b) disponer un volumen de material llquido en o sobre al menos uno de:
(i) la superficie de la plantilla con patron; y
(ii) la pluralidad de areas con rebajes; y
(c) formar una o mas partlculas mediante uno de:
(i) poner en contacto la superficie de la plantilla con patron con el sustrato y tratar el material llquido; y
(ii) tratar el material llquido.
En el metodo reivindicado, la plantilla con patron comprende un material elastomerico resistente al disolvente. En
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algunas realizaciones del metodo para formar una o mas partlcuias, la plantilla con patron comprende un material polimerico de baja energla de superficie, resistente al disolvente derivado de la colada de materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar una plantilla con patron.
En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato comprenden un material seleccionado del grupo que consiste en un material de perfluoropolieter, un material de fluoroolefina, un material de acrilato, un material de silicona, un material estirenico, un elastomero termoplastico fluorado (TPE), un fluoropollmero de triazina, un material de perfluorociclobutilo, una resina epoxldica fluorada y un monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante una reaccion de polimerizacion de metatesis.
En algunas realizaciones, que se describen pero no se reivindican, la materia dada a conocer en el presente documento comprende un metodo para suministrar un agente terapeutico a una diana, comprendiendo el metodo:
(a) proporcionar una partlcula formada mediante el metodo descrito anteriormente en el presente documento;
(b) mezclar el agente terapeutico con la partlcula; y
(c) suministrar la partlcula que comprende el agente terapeutico a la diana.
En algunas realizaciones del metodo para suministrar un agente terapeutico a una diana, el agente terapeutico se selecciona de uno de un farmaco y material genetico. En algunas realizaciones, el material genetico se selecciona del grupo que consiste en un vector genico no viral, ADN, ARN, iARN y una partlcula viral. En algunas realizaciones, la partlcula comprende un pollmero biodegradable, en el que el pollmero biodegradable se selecciona del grupo que consiste en un poliester, un polianhldrido, una poliamida, un pollmero a base de fosforo, un poli(cianoacrilato), un poliuretano, un poliortoester, un polidihidropirano y un poliacetal.
Breve descripcion de los dibujos
Las figuras 1A-1D son una representacion esquematica de una realization del metodo dado a conocer en el presente documento para preparar una plantilla con patron.
Las figuras 2A-2E son una representacion esquematica del metodo dado a conocer en el presente documento para formar una o mas partlculas a micro y/o nanoescala.
Las figuras 3A-3F son una representacion esquematica del metodo dado a conocer en el presente documento para preparar una o mas partlculas esfericas.
Las figuras 4A-4D son una representacion esquematica del metodo dado a conocer en el presente documento para fabricar partlculas polimericas cargadas. La figura 4A representa la carga electrostatica de la partlcula moldeada durante la polimerizacion o cristalizacion; la figura 4B representa un nanodisco cargado; la figura 4C representa la yuxtaposicion aleatoria tlpica de nanodiscos no cargados; y la figura 4D representa la agregacion espontanea de nanodiscos cargados para dar estructuras de tipo cadena.
Las figuras 5A-5D son una ilustracion esquematica de partlculas de multiples capas que pueden formarse usando el metodo de litografla blanda dado a conocer en el presente documento.
Las figuras 6A-6C son una representacion esquematica del metodo dado a conocer en el presente documento para producir nanoestructuras tridimensionales usando una tecnica de litografla blanda.
Las figuras 7A-7F son una representacion esquematica de una realizacion del metodo dado a conocer en el presente documento para preparar una estructura compleja multidimensional.
Las figuras 8A-8E son una representacion esquematica del procedimiento de litografla de impresion dado a conocer en el presente documento que da como resultado una “capa de escoria”.
Las figuras 9A-9E son una representacion esquematica del metodo de litografla de impresion dado a conocer en el presente documento, que elimina la “capa de escoria” usando una plantilla con patron no humectante y un sustrato no humectante.
Las figuras 10A-10E son una representacion esquematica del metodo de micromoldeo asistido por disolvente (SAMIM) dado a conocer en el presente documento para formar un patron sobre un sustrato.
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La figura 11 es una micrografla electronica de barrido de un original de silicio que comprende patrones con conformacion de flecha de 3 pm.
La figura 12 es una micrografla electronica de barrido de un original de silicio que comprende patrones conicos de 500 nm que estan a <50 nm en la punta.
La figura 13 es una micrografla electronica de barrido de un original de silicio que comprende patrones trapezoidales de 200 nm.
La figura 14 es una micrografla electronica de barrido de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG).
La figura 15 es una micrografla electronica de barrido de partlculas conicas aisladas de 500 nm de diacrilato de PEG.
La figura 16 es una micrografla electronica de barrido de partlculas con conformacion de flecha aisladas de 3 pm de diacrilato de PEG.
La figura 17 es una micrografla electronica de barrido de partlculas con conformacion rectangular 200 nm x 750 nm x 250 nm de diacrilato de PEG.
La figura 18 es una micrografla electronica de barrido de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de triacrilato de trimetilpropano (TMPTA).
La figura 19 es una micrografla electronica de barrido de partlculas conicas aisladas de 500 nm de TMPTA.
La figura 20 es una micrografla electronica de barrido de partlculas conicas aisladas de 500 nm de TMPTA, que se han impreso usando una realizacion del metodo de litografla de impresion no humectante descrito en el presente documento y recogido mecanicamente usando una rasqueta.
La figura 21 es una micrografla electronica de barrido de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de poli(acido lactico) (PLA).
La figura 22 es una micrografla electronica de barrido de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de poli(acido lactico) (PLA), que se han impreso usando una realizacion del metodo de litografla de impresion no humectante descrito en el presente documento y recogido mecanicamente usando una rasqueta.
La figura 23 es una micrografla electronica de barrido de partlculas con conformacion de flecha aisladas de 3 pm de PLA.
La figura 24 es una micrografla electronica de barrido de partlculas con conformacion conica aisladas de 500 nm de PLA.
La figura 25 es una micrografla electronica de barrido de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de poli(pirrol) (Ppy).
La figura 26 es una micrografla electronica de barrido de partlculas de Ppy con conformacion de flecha de 3 pm.
La figura 27 es una micrografla electronica de barrido de partlculas de Ppy con conformacion conica de 500 nm.
Las figuras 28A-28C son micrograflas confocales de fluorescencia de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de diacrilato de PEG que contienen ADN etiquetado fluorescentemente. La figura 28A es una micrografla confocal fluorescente de nanopartlculas de PEG trapezoidales de 200 nm que contienen hebras de ADN de 24 meros que estan etiquetadas con CY-3. La figura 28B es una micrografla optica de las partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de diacrilato de PEG que contienen ADN etiquetado fluorescentemente. La figura 28C es la superposicion de las imagenes proporcionadas en las figuras 28A y 28b, que muestra que cada partlcula contiene ADN.
La figura 29 es una micrografla electronica de barrido de fabricacion de nanopartlculas de diacrilato de PEG de 200 nm usando “estampacion doble”.
Las figuras 30 y 31 son una micrografla electronica de barrido de la fabricacion de moldes a partir de originales generados litograficamente por haz de electrones. La figura 31A es una micrografla electronica de barrido de
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originales de silicio/oxido de silicio de flechas de 3 micrometros. La figura 31B es una micrografla electronica de barrido de originales de silicio/oxido de silicio de barras de 200 nm x 800 nm.
Las figuras 32A y 32B son una imagen de micrografla optica de la fabricacion de moldes a partir de originales fotorresistentes. La figura 32A es un original SU-8. La figura 32B es un molde de PFPE-DMA formado como plantilla a partir de un original fotolitografico.
Las figuras 33A y 33B son una micrografla de fuerza atomica de la fabricacion de moldes a partir de plantillas virus del mosaico del tabaco. La figura 33A es un original. La figura 33B es un molde de PFPE-DMA formado como plantilla a partir de un original de virus.
Las figuras 34A y 34B son una micrografla de fuerza atomica de la fabricacion de moldes a partir de originales de micelas de copollmeros de bloque. La figura 34A es una micela de copollmero de bloque de poliestireno- poliisopreno. La figura 34B es un molde de PFPE-DMA formado como plantilla a partir de un original de micela.
Las figuras 35A y 35B son una micrografla de fuerza atomica de la fabricacion de moldes a partir de originales de pollmero de cepillo. La figura 35A es un original de pollmero de cepillo. La figura 35B es un molde de PFPE-DMA formado como plantilla a partir de un original de pollmero de cepillo.
Descripcion detallada
La materia dada a conocer en el presente documento se describira ahora mas completamente a continuacion en el presente documento con referencia a los ejemplos adjuntos, en los que se muestran realizaciones representativas. Sin embargo, la materia dada a conocer en el presente documento puede plasmarse en diferentes formas y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento. Mas bien, estas realizaciones se proporcionan de modo que su divulgacion sera exhaustiva y competa, y expresaran completamente el alcance de las realizaciones a los expertos en la tecnica.
A menos que se defina otra cosa, todos los terminos tecnicos y cientlficos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende comunmente un experto habitual en la tecnica a la que pertenece esta materia descrita en el presente documento.
A lo largo de toda la memoria descriptiva y las reivindicaciones, una formula qulmica dada o nombre abarcara todos los isomeros opticos y estereoisomeros, as! como mezclas racemicas en las que existen tales isomeros y mezclas.
I. Materiales
La materia dada a conocer en el presente documento pero no reivindicada describe ampliamente materiales polimericos de baja energla de superficie, resistentes al disolvente, derivados de la colada de materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego el curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar una plantilla con patron para su uso en aplicaciones litograficas de impresion o blanda de alta resolucion, tales como moldeo de replicas a micro- y nanoescala. En algunas realizaciones, la plantilla con patron comprende un material a base de elastomero, resistente al disolvente, tal como pero sin limitarse a materiales a base de elastomeros fluorados.
Ademas, la materia dada a conocer en el presente documento pero no reivindicada describe el primer moldeo por nanocontacto de materiales organicos para generar caracterlsticas de alta fidelidad usando un molde elastomerico. Por consiguiente, la materia dada a conocer en el presente documento describe un metodo para producir micro- y nanoestructuras aisladas, independientes de cualquier conformacion usando tecnicas de litografla blanda o de impresion. Las micro- y nanoestructuras representativas incluyen pero no se limitan a micro- y nanopartlculas, y sustratos micro- y nano con patron.
La invencion reivindicada se refiere a un metodo para fabricar partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas, tal como se expuso en el primer aspecto anteriormente. La invencion reivindicada tambien se refiere a un metodo para fabricar una pluralidad de partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas tal como se expuso en el tercer aspecto anteriormente.
Las nanoestructuras descritas por la materia dada a conocer en el presente documento puede usarse en varias aplicaciones, incluyendo, pero sin limitarse a, fabricacion de semiconductores, tal como moldeo de barreras de ataque qulmico sin capas de escoria para la fabricacion de dispositivos semiconductores; cristales; materiales para pantallas de visualizacion; dispositivos fotovoltaicos; un dispositivo de celula solar; dispositivos optoelectronicos; encaminadores; rejillas; dispositivos de identification por radiofrecuencia (RFID); catalizadores; cargas y aditivos; agentes detoxificantes; barreras de ataque qulmico; puntas de microscopio de fuerza atomica (AFM); partes para nanomaquinas; el suministro de un agente terapeutico, tal como un farmaco o material genetico; cosmeticos;
partlcuias de planarizacion quimico-mecanica (CMP); y partlcuias porosas y conformaciones de cualquier clase que permitiran la industria de la nanotecnoiogla.
La invencion reivindicada tambien proporciona por tanto una pluralidad de partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas aisladas que estan esencialmente libres de una capa de escoria, tal como se expuso en el segundo 5 aspecto anteriormente.
Los materiales a base de elastomeros resistentes al disolvente representativos incluyen pero no se limitan a materiales a base de elastomeros fluorados. Tal como se usa en el presente documento, el termino “resistente al disolvente” se refiere a un material, tal como un material elastomerico que ni se hincha ni se disuelve en disolventes organicos a base de hidrocarburos o disoluciones acuosas acidas o basicas. Los materiales a base de elastomeros 10 fluorados representativos incluyen pero no se limitan a materiales a base de perfluoropolieter (PFPE). Un PFPE llquido fotocurable presenta propiedades deseables para litografla blanda. En el esquema 1 se proporciona un esquema representativo para la slntesis y el fotocurado de PFPE funcionales.
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En los ejemplos 7.1 a 7.6 se proporcionan esquemas adicionales para la slntesis de perfluoropolieteres funcionales.
15 Este material de PFPE tiene una baja energla de superficie (por ejemplo, aproximadamente 12 mN/m); no es toxico, es transparente a UV y altamente permeable a los gases; y se cura para dar un elastomero duro, duradero, altamente fluorado con excelentes propiedades de liberation y resistencia al hinchamiento. Las propiedades de estos materiales pueden ajustarse a lo largo de un amplio intervalo a traves de la election acertada de aditivos, cargas, comonomeros de reactivos y agentes de funcionalizacion. Tales propiedades que es deseable modificar 20 incluyen, pero no se limitan a, modulo, resistencia al desgarro, energla de superficie, permeabilidad, funcionalidad, modo de curado, caracterlsticas de solubilidad e hinchamiento, y similares. La naturaleza de no hinchamiento y las propiedades de facil liberacion de los materiales de PFPE dados a conocer en el presente documento permiten que se fabriquen nanoestructuras a partir de cualquier material. Ademas, la materia dada a conocer en el presente documento puede expandirse a la tecnologla de cinta transportadora o rodillos a gran escala o estampacion rapida 25 que permiten la fabrication de nanoestructuras a escala industrial.
La plantilla con patron usada en el presente metodo reivindicado comprende un material elastomerico resistente al disolvente. En algunas realizaciones, la plantilla con patron comprende un material polimerico de baja energla de superficie, resistente al disolvente derivado de la colada de materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego el curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar una plantilla con patron.
30 En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato comprende un material seleccionado del grupo que consiste en un material de perfluoropolieter, un material de fluoroolefina, un material de acrilato, un material de silicona, un material estirenico, un elastomero termoplastico fluorado (TPE), un fluoropollmero de triazina, un material de perfluorociclobutilo, una resina epoxldica fluorada y un monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante una reaction de polimerizacion de metatesis.
En algunas realizaciones, el material de perfluoropolieter comprende una estructura principal seleccionada del grupo que consiste en:
X
-(-cf-cf2-o—^
CF,
x-(-cf2— cf-o^—cf2-o-^-x CF,
X—(—CF—CF—O—CF—O—^
-X
X—(—CFj—CF^CF—O-J^j—X
5 en la que X esta presente o ausente, y cuando esta presente comprende un grupo de ocupacion de extremos. En algunas realizaciones, el material de fluoroolefina se selecciona del grupo que consiste en:
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en el que CSM comprende un monomero de sitio de curado.
En algunas realizaciones, el material de fluoroolefina se compone de monomeros que comprenden tetrafluoroetileno, fluoruro de vinilideno o hexafluoropropileno, 2,2-bis(trifluorometil)-4,5-difluoro-1,3-dioxol, una fluoroolefina funcional, 15 monomero acrllico funcional, un monomero metacrllico funcional.
En algunas realizaciones, el material de silicona comprende un polidimetilsiloxano funcionalizado con fluoroalquilo (PDMS) que tiene la siguiente estructura:
CH„ CH„
I 3 \ I 3 Si-0-\—Si—O I \ I CH3 Rf
en la que:
20 R se selecciona del grupo que consiste en un acrilato, un metacrilato y un grupo vinilo; y Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
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En algunas realizaciones, el material estirenico comprende un monomero de estireno fluorado seleccionado del grupo que consiste en:
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en la que Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el material de acrilato comprende un acrilato fluorado o un metacrilato fluorado que tiene la siguiente estructura:
R
I
CH~C
C=0
O
Rf
en la que:
R se selecciona del grupo que consiste en H, alquilo, alquilo sustituido, arilo y arilo sustituido; y Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el fluoropollmero de triazina comprende un monomero fluorado. En algunas realizaciones, el monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante una reaccion de polimerizacion de metatesis comprende una olefina funcionalizada. En algunas realizaciones, la olefina funcionalizada comprende una olefina clclica funcionalizada.
En el metodo reivindicado, la plantilla con patron tiene una energla de superficie inferior a 18 mN/m. En algunas realizaciones, la plantilla con patron y el sustrato tienen una energla de superficie inferior a 18 mN/m. En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato tiene una energla de superficie inferior a 15 mN/m.
Desde un punto de vista de las propiedades, las propiedades exactas de estos materiales de moldeo pueden ajustarse ajustando la composicion de los componentes usados para preparar los materiales. En particular el modulo puede ajustarse desde bajo (aproximadamente 1 MPa) hasta multiples GPa.
II. Formation de micro- y/o nanoparticulas aisladas
La invention reivindicada proporciona un metodo para producir micro- y/o nanoparticulas monodispersas aisladas que estan esencialmente libres de una capa de escoria. En algunas realizaciones, el procedimiento comprende formar inicialmente un sustrato con patron. Volviendo ahora a la figura 1A, se proporciona un original 100 con patron. El original 100 con patron comprende una pluralidad de areas 102 de superficie sin rebajes y una pluralidad de rebajes 104. En algunas realizaciones, el original 100 con patron comprende un sustrato sometido a ataque quimico, tal como una oblea de silicio, que se ataca quimicamente en el patron deseado para formar el original 100 con patron. En el metodo reivindicado, la plantilla con patron no es humectante, y comprende un material elastomerico resistente al disolvente que tiene una energia de superficie de menos de 18 mN/m.
En referencia ahora a la figura 1B, un material 106 liquido, por ejemplo, una composicion de fluoropollmero llquida
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tal como un precursor a base de PFPE, se vierte entonces sobre el original 100 con patron. El material 106 llquido se trata mediante Tr de procedimiento de tratamiento, por ejemplo exposicion a luz UV, formando de ese modo un material 108 llquido tratado en el patron deseado.
En referencia ahora a las figuras 1C y 1D, se aplica una fuerza Fr al material 108 llquido tratado para retirarlo del original 100 con patron. Tal como se muestra en las figuras 1C y 1D, el material 108 llquido tratado comprende una pluralidad de rebajes 110, que son imagenes especulares de la pluralidad de areas 102 de superficie sin rebajes del original 100 con patron. Continuando con las figuras 1C y 1D, el material 108 llquido tratado comprende una pluralidad de primeras areas 112 de superficie con patron, que son imagenes especulares de la pluralidad de rebajes 104 del original 100 con patron. El material 108 llquido tratado puede usarse ahora como plantilla con patron para aplicaciones de litografla blanda y litografla de impresion. Por consiguiente, el material 108 llquido tratado puede usarse como plantilla con patron para la formacion de micro- y nanopartlculas aisladas. Para los fines de las figuras 1A-1D, 2A-2E y 3A-3F, el esquema de numeracion para estructras similares se mantiene todo el tiempo.
En referencia ahora a la figura 2A, en algunas realizaciones, un sustrato 200, por ejemplo, una oblea de silicio, se trata o se recubre con un material 202 no humectante. En algunas realizaciones, el material 202 no humectante comprende un elastomero (tal como un elastomero resistente al disolvente, incluyendo pero sin limitarse a un elastomero de PFPE) que puede exponerse ademas a luz UV y curarse para formar una capa delgada, no humectante sobre la superficie del sustrato 200. El sustrato 200 tambien puede volverse no humectante tratando el sustrato 200 con un agente 202 no humectante, por ejemplo una molecula pequena, tal como un alquil- o fluoroalquilsilano, u otro tratamiento de superficie. Continuando con la figura 2A, entonces se coloca una gotita 204 de una resina curable, un monomero o una disolucion en la que se formaran las partlculas deseadas sobre el sustrato 200 recubierto.
En referencia ahora a la figura 2A y la figura 2B, la plantilla 108 con patron (tal como se muestra en la figura 1D) se pone en contacto entonces con la gotita 204 de modo que la gotita 204 llena la pluralidad de areas 110 con rebajes de la plantilla 108 con patron.
En referencia ahora a las figuras 2C y 2D, se aplica una fuerza Fa a la plantilla 108 con patron. Sin querer restringirse a ninguna teorla particular, una vez aplicada la fuerza Fa, la afinidad de la plantilla 108 con patron por el recubrimiento no humectante o el tratamiento 202 de superficie sobre el sustrato 200 en combinacion con el comportamiento no humectante de la plantilla 108 con patron y el sustrato 200 recubierto o tratado en la superficie provoca que la gotita 204 se excluya de todas las areas excepto de las areas 110 con rebajes. Ademas, en realizaciones esencialmente libres de material 202 poco humectante o no humectante con el que se intercala la gotita 204, se forma una capa de “escoria” que interconecta los objetos que estan estampandose.
Continuando con las figuras 2C y 2D, el material que llena las areas 110 con rebajes, por ejemplo, una resina, un monomero, disolvente, y combinaciones de los mismos, se trata entonces mediante una Tr de procedimiento de tratamiento, por ejemplo, se somete a fotocurado a traves de una plantilla 108 con patron o se cura termicamente mientras esta bajo presion, para formar una pluralidad de micro- y/o nanopartlculas 206. En algunas realizaciones, un material, incluyendo pero sin limitarse a un pollmero, un compuesto organico o un compuesto inorganico, puede disolverse en un disolvente, labrarse usando la plantilla 108 con patron, y el disolvente puede liberarse.
Continuando con las figuras 2C y 2D, una vez tratado el material que llena las areas 110 con rebajes, la plantilla 108 con patron se retira del sustrato 200. Se confinan micro- y/o nanopartlculas 206 en las areas 110 con rebajes de la plantilla 108 con patron. En algunas realizaciones, las micro- y/o nanopartlculas 206 pueden retenerse sobre el sustrato 200 en regiones definidas una vez que se retira la plantilla 108 con patron. Esta realizacion puede usarse en la fabrication de dispositivos semiconductores donde podrlan usarse caracterlsticas libres de capa de escoria esencialmente como barreras de ataque qulmico o como capas conductoras, semiconductoras o dielectricas directamente, mitigando o reduciendo la necesidad de usar procedimientos fotolitograficos tradicionales y caros.
En referencia ahora a las figuras 2D y 2E, pueden retirarse las micro- y/o nanopartlculas 206 de la plantilla 108 con patron para proporcionar partlculas independientes mediante una variedad de metodos, que incluyen pero no se limitan a: (1) aplicar la plantilla 108 con patron a una superficie que tiene una afinidad por las partlculas 206; (2) deformar la plantilla 108 con patron, o usar otros metodos mecanicos, incluyendo sonicacion, de una manera tal que las partlculas 206 se liberan de manera natural de la plantilla 108 con patron; (3) hinchar la plantilla 108 con patron de manera reversible con dioxido de carbono supercrltico u otro disolvente que extruira las partlculas 206; y (4) lavar la plantilla 108 con patron con un disolvente que tiene una afinidad por las partlculas 206 y las retirara por lavado de la plantilla 108 con patron.
En algunas realizaciones, el metodo comprende un procedimiento discontinuo. En algunas realizaciones, el procedimiento discontinuo se selecciona de uno de un procedimiento semicontinuo y un procedimiento continuo- discontinuo. En referencia ahora a la figura 2F, se presenta esquematicamente una realizacion de la materia dada a conocer en el presente documento en la que se producen partlculas 206 en un procedimiento continuo. Se proporciona un aparato 199 para llevar a cabo el procedimiento. De hecho, mientras que la figura 2F presenta
esquematicamente un procedimiento continuo para las partlcuias, el aparato 199 puede adaptarse para procedimientos discontinuos, y para proporcionar un patron sobre un sustrato de manera continua o discontinua, segun la materia dada a conocer en el presente documento y basandose en una revision de la materia dada a conocer en el presente documento por un experto habitual en la tecnica.
5 Continuando, entonces, con la figura 2F, se aplica la gotita 204 de material llquido al sustrato 200' por medio del deposito 203. El sustrato 202' puede recubrirse o no recubrirse con un agente no humectante. El sustrato 200' y la plantilla 108' con patron se colocan en una relacion espaciada uno con respecto al otro y tambien se disponen operativamente uno con respecto al otro para proporcionar el transporte de la gotita 204 entre la plantilla 108' con patron y el sustrato 200'. El transporte se facilita a traves de la provision de poleas 208, que estan en comunicacion 10 operativa con el controlador 201. A modo de ejemplos no limitativos, el controlador 201 puede comprender un sistema informatico, software apropiado, una fuente de alimentacion, una fuente de radiacion y/u otros dispositivos adecuados para controlar las funciones del aparato 199. Por tanto, el controlador 201 proporciona potencia y otro control de la operacion de las poleas 208 para proporcionar el transporte de la gotita 204 entre la plantilla 108' con patron y el sustrato 200'. Las partlculas 206 se forman y se tratan entre el sustrato 200' y la plantilla 108' con patron 15 mediante una Tr de procedimiento de tratamiento, que tambien se controla mediante el controlador 201. Las partlculas 206 se recogen en un dispositivo 210 de inspection, que tambien se controla mediante el controlador 201. El dispositivo 210 de inspeccion proporciona uno de inspeccion, medicion, y tanto inspeccion como medicion de una o mas caracterlsticas de las partlculas 206. Se dan a conocer ejemplos representativos de ejemplos de dispositivos 210 de inspeccion en otra parte en el presente documento.
20 El metodo reivindicado del primer aspecto, para fabricar partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas, comprende:
introducir un material en una plantilla con patron en el que la plantilla con patron define una pluralidad de rebajes en la misma, cada rebaje de la pluralidad de rebajes comprende una conformation creada por ingenierla tridimensional sustancialmente equivalente, y la plantilla con patron no es humectante, y comprende un material elastomerico 25 resistente al disolvente que tiene una energla de superficie de menos de 18 mN/m;
tratar el material mientras el material esta en contacto con los rebajes de la plantilla con patron para formar una pluralidad de estructuras creadas por ingenierla sustancialmente equivalentes, en el que dichas estructuras son partlculas de tamano micro o nanometrico, en el que las partlculas estan esencialmente libres de una capa de escoria; y
30 retirar las partlculas de los rebajes de la plantilla con patron para proporcionar una pluralidad de partlculas de tamano micro o nanometrico monodispersas aisladas que estan esencialmente libres de una capa de escoria.
En algunas realizaciones, el metodo para formar una o mas partlculas comprende:
(a) proporcionar una plantilla con patron y un sustrato, en el que la plantilla con patron comprende una primera superficie de plantilla con patron que tiene una pluralidad de areas con rebajes formadas en la misma;
35 (b) disponer un volumen de material llquido en o sobre al menos uno de:
(i) la primera superficie de plantilla con patron; y
(ii) la pluralidad de areas con rebajes; y
(c) formar una o mas partlculas mediante uno de:
(i) poner en contacto la superficie de la plantilla con patron con el sustrato y tratar el material llquido; y 40 (ii) tratar el material llquido.
En el metodo reivindicado, la plantilla con patron comprende un material elastomerico resistente al disolvente. En algunas realizaciones del metodo para formar una o mas partlculas, la plantilla con patron comprende un material polimerico de baja energla de superficie, resistente al disolvente derivado de la colada de materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego el curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar 45 una plantilla con patron.
En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato comprende un material seleccionado del grupo que consiste en un material de perfluoropolieter, un material de fluoroolefina, un material de acrilato, un material de silicona, un material estirenico, un elastomero termoplastico fluorado (TPE), un fluoropollmero de
triazina, un material de perfluorociclobutilo, una resina epoxldica fluorada y un monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante una reaccion de polimerizacion de metatesis.
En algunas realizaciones, el material de perfluoropolieter comprende una estructura principal seleccionada del grupo que consiste en:
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x-fCF2-CF2-°^-CF2-0^x X-{-CFt-CFj-CFj-0^-X
en la que X esta presente o ausente, y cuando esta presente comprende un grupo de ocupacion de extremos. En algunas realizaciones, el material de fluoroolefina se selecciona del grupo que consiste en:
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y
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en la que CSM comprende un monomero de sitio de curado.
15 En algunas realizaciones, el material de fluoroolefina se compone de monomeros que comprenden tetrafluoroetileno, fluoruro de vinilideno o hexafluoropropileno, 2,2-bis(trifluorometil)-4,5-difluoro-1,3-dioxol, una fluoroolefina funcional, monomero acrllico funcional, un monomero metacrllico funcional.
En algunas realizaciones, el material de silicona comprende un polidimetilsiloxano funcionalizado con fluoroalquilo (PDMS) que tiene la siguiente estructura:
en la que:
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R se selecciona del grupo que consiste en un acrilato, un metacrilato y un grupo vinilo; y Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el material estirenico comprende un monomero de estireno fluorado seleccionado del grupo que consiste en:
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en la que Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el material de acrilato comprende un acrilato fluorado o un metacrilato fluorado que tiene la siguiente estructura:
R
I
CH~C
C=0
O
Rf
en la que:
R se selecciona del grupo que consiste en H, alquilo, alquilo sustituido, arilo y arilo sustituido; y Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el fluoropollmero de triazina comprende un monomero fluorado. En algunas realizaciones, el monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante una reaccion de polimerizacion de metatesis comprende una olefina funcionalizada. En algunas realizaciones, la olefina funcionalizada comprende una olefina clclica funcionalizada.
En el metodo reivindicado, la plantilla con patron comprende un material elastomerico resistente al disolvente que tiene una energla de superficie de menos de 18 mN/m. En algunas realizaciones, la plantilla con patron y el sustrato tienen una energla de superficie inferior a 18 mN/m. En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato tiene una energla de superficie inferior a 15 mN/m.
En algunas realizaciones, el sustrato se selecciona del grupo que consiste en un material de pollmero, un material inorganico, un material de silicio, un material de cuarzo, un material de vidrio, y variantes tratadas en la superficie de los mismos. En algunas realizaciones, el sustrato comprende un area con patron.
En algunas realizaciones, la pluralidad de areas con rebajes comprende una pluralidad de cavidades. En algunas realizaciones, la pluralidad de cavidades comprende una pluralidad de caracterlsticas estructurales. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 10 micrometros y aproximadamente 1 nanometro de tamano. En algunas realizaciones, la pluralidad de
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caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 10 micrometros y aproximadamente 1 micrometro de tamano. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 1 micrometro y aproximadamente 100 nm de tamano. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 100 nm y aproximadamente 1 nm de tamano.
En algunas realizaciones, la plantilla con patron comprende una plantilla con patron formada mediante un procedimiento de moldeo de replicas. En algunas realizaciones, el procedimiento de moldeo de replicas comprende: proporcionar una plantilla maestra; poner en contacto un material llquido con la plantilla maestra; y curar el material llquido para formar una plantilla con patron.
En algunas realizaciones, la plantilla maestra se selecciona del grupo que consiste en: una plantilla formada a partir de un procedimiento de litografla; una plantilla que se produce de manera natural; y combinaciones de las mismas. En algunas realizaciones, la plantilla natural se selecciona de una de una estructura biologica y una estructura autoensamblada. En algunas realizaciones, la una de una estructura biologica y una estructura autoensamblada se selecciona del grupo que consiste en un cristal que se produce de manera natural, una enzima, un virus, una protelna, una micela y una superficie de tejido.
En algunas realizaciones, el metodo comprende modificar la superficie de la plantilla con patron mediante una etapa de modificacion de la superficie. En algunas realizaciones, la etapa de modificacion de la superficie se selecciona del grupo que consiste en un tratamiento con plasma, un tratamiento qulmico y un procedimiento de adsorcion. En algunas realizaciones, el procedimiento de adsorcion comprende adsorber moleculas seleccionadas del grupo que consiste en un polielectrolito, un poli(alcohol vinllico), un alquilhalosilano y un ligando.
En algunas realizaciones, el metodo comprende situar la plantilla con patron y el sustrato en una relacion espaciada entre si de manera que la superficie de la plantilla con patron y el sustrato estan uno enfrente del otro en una alineacion predeterminada.
En algunas realizaciones, el material llquido se selecciona del grupo que consiste en un pollmero, una disolucion, un monomero, una pluralidad de monomeros, un iniciador de la polimerizacion, un catalizador de polimerizacion, un precursor inorganico, un precursor de metal, un agente farmaceutico, una etiqueta, un material magnetico, un material paramagnetico, un ligando, un peptido que penetra en la celula, un porogeno, un tensioactivo, una pluralidad de llquidos inmiscibles, un disolvente, una especie cargada, y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, el agente farmaceutico se selecciona del grupo que consiste en un farmaco, un peptido, iARN y ADN. En algunas realizaciones, la etiqueta se selecciona del grupo que consiste en una etiqueta de fluorescencia, una etiqueta radiomarcada y un agente de contraste. En algunas realizaciones, el ligando comprende un peptido de direccionamiento a la celula.
En algunas realizaciones, el material llquido comprende un agente no humectante. En algunas realizaciones, el material llquido comprende una fase. En algunas realizaciones, el material llquido comprende una pluralidad de fases. En algunas realizaciones, el material llquido se selecciona del grupo que consiste en multiples llquidos, multiples llquidos inmiscibles, tensioactivos, dispersiones, emulsiones, microemulsiones, micelas, materiales particulados, coloides, porogenos, principios activos, y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, la disposicion del volumen de material llquido sobre uno de la plantilla con patron y el sustrato se regula mediante un procedimiento de diseminacion. En algunas realizaciones, el procedimiento de diseminacion comprende:
(a) disponer un primer volumen de material llquido sobre uno de la plantilla con patron y el sustrato para formar una capa de material llquido sobre el mismo; y
(b) extraer un implemento a traves de la capa de material llquido para:
(i) retirar un segundo volumen de material llquido de la capa de material llquido sobre uno de la plantilla con patron y el sustrato; y
(ii) dejar un tercer volumen de material llquido sobre uno de la plantilla con patron y el sustrato.
En algunas realizaciones, se pone en contacto un artlculo con la capa de material llquido y se aplica una fuerza al artlculo para retirar de ese modo el material llquido de uno del material con patron y el sustrato. En algunas realizaciones, el artlculo se selecciona del grupo que consiste en un rodillo y una cuchilla “escurridora”. En algunas realizaciones, el material llquido se retira por medio de algun otro medio mecanico.
En algunas realizaciones, el contacto de la superficie de la plantilla con patron con el sustrato expulsa esencialmente todo el material liquido dispuesto de entre la superficie de la plantilla con patron y el sustrato.
En algunas realizaciones, el tratamiento del material liquido comprende un procedimiento seleccionado del grupo que consiste en un procedimiento termico, un procedimiento fotoquimico y un procedimiento quimico.
5 En algunas realizaciones tal como se describe en detalle a continuacion en el presente documento, el metodo comprende ademas:
(a) reducir el volumen del material liquido dispuesto en la pluralidad de areas con rebajes mediante uno de:
(i) aplicar una presion de contacto a la superficie de la plantilla con patron; y
(ii) permitir que un segundo volumen del liquido se evapore o permee a traves de la plantilla;
10 (b) retirar la presion de contacto aplicada a la superficie de la plantilla con patron;
(c) introducir gas dentro de las areas con rebajes de la superficie de la plantilla con patron;
(d) tratar el material liquido para formar una o mas particulas dentro de las areas con rebajes de la superficie de la plantilla con patron; y
(e) liberar la una o mas particulas.
15 En algunas realizaciones, la liberation de la una o mas particulas se realiza mediante uno de:
(a) aplicar la plantilla con patron a un sustrato, en el que el sustrato tiene una afinidad por la una o mas particulas;
(b) deformar la plantilla con patron de manera que la una o mas particulas se libera de la plantilla con patron;
(c) hinchar la plantilla con patron con un primer disolvente para extruir la una o mas particulas;
(d) lavar la plantilla con patron con un segundo disolvente, en el que el segundo disolvente tiene una afinidad por la 20 una o mas particulas; y
(e) aplicar una fuerza mecanica a la una o mas particulas.
En algunas realizaciones, la fuerza mecanica se aplica poniendo en contacto uno de una rasqueta y un cepillo con la una o mas particulas. En algunas realizaciones, la fuerza mecanica se aplica por medios ultrasonicos, megasonicos, electrostaticos o magneticos.
25 En algunas realizaciones, el metodo comprende cosechar o recoger las particulas. En algunas realizaciones, la cosecha o recogida de las particulas comprende un procedimiento seleccionado del grupo que consiste en raspado con una rasqueta, un procedimiento de cepillado, un procedimiento de disolucion, un procedimiento de ultrasonidos, un procedimiento megasonico, un procedimiento electrostatico y un procedimiento magnetico.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento pero no reivindicada describe una 30 particula o pluralidad de particulas formadas mediante los metodos descritos en el presente documento. En algunas realizaciones, la pluralidad de particulas comprende una pluralidad de particulas monodispersas. En algunas realizaciones, la particula o pluralidad de particulas se selecciona del grupo que consiste en un dispositivo semiconductor, un cristal, un vector de suministro de farmaco, un vector de suministro genico, un dispositivo de deteccion de una enfermedad, un dispositivo de ubicacion de una enfermedad, un dispositivo fotovoltaico, un 35 porogeno, un cosmetico, un electreto, un aditivo, un catalizador, un sensor, un agente detoxificante, un abrasivo, tal como un CMP, un sistema microelectromecanico (MEMS), un armazon celular, un instrumento de Taggart, un agente farmaceutico y un biomarcador. En algunas realizaciones, la particula o pluralidad de particulas comprende una estructura independiente.
La invention reivindicada proporciona una pluralidad de particulas de tamano micro o nanometrico monodispersas 40 aisladas que estan esencialmente libres de una capa de escoria tal como pueden obtenerse mediante el metodo del primer aspecto, en el que se incorpora un agente terapeutico en la estructura aislada.
En algunas realizaciones, se combinan litografia de impresion no humectante, y tecnicas relacionadas, con metodos para controlar la ubicacion y orientation de componentes quimicos dentro de un objeto individual. En algunas
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realizaciones, tales metodos mejoran el rendimiento de un objeto estructurando de manera racional el objeto de modo que se optimiza para una aplicacion particular. En algunas realizaciones, el metodo comprende incorporar agentes de direccionamiento biologico en partlculas para el suministro de farmacos, vacunacion y otras aplicaciones. En algunas realizaciones, el metodo comprende disenar las partlculas para que incluyan un motivo de reconocimiento biologico especlfico. En algunas realizaciones, el motivo de reconocimiento biologico comprende biotina/avidina y/u otras protelnas.
En algunas realizaciones, el metodo comprende adaptar la composition qulmica de estos materiales y controlar las condiciones de reaction, mediante lo cual es posible entonces organizar los motivos de biorreconocimiento de modo que se optimice la eficacia de la partlcula. En algunas realizaciones, las partlculas se disenan y sintetizan de modo que los elementos de reconocimiento esten ubicados sobre la superficie de la partlcula de tal modo que sean accesibles a sitios de union celulares, donde el nucleo de la partlcula se conserva para que contenga agentes bioactivos, tales como moleculas terapeuticas. En algunas realizaciones, se usa un metodo de litografla de impresion no humectante para fabricar los objetos, en el que los objetos se optimizan para una aplicacion particular incorporando motivos funcionales, tales como agentes de biorreconocimiento, en la composicion objeto. En algunas realizaciones, el metodo comprende ademas controlar la estructura a microescala y nanoescala del objeto usando metodos seleccionados del grupo que consiste en autoensamblaje, procedimientos de fabrication por etapas, condiciones de reaccion, composicion qulmica, reticulation, ramification, enlaces de hidrogeno, interacciones ionicas, interacciones covalentes, y similares. En algunas realizaciones, el metodo comprende ademas controlar la estructura a microescala y nanoescala del objeto incorporando precursores qulmicamente organizados en el objeto. En algunas realizaciones, los precursores qulmicamente organizados se seleccionan del grupo que consiste en copollmeros de bloque y estructuras de nucleo-corteza.
En resumen, la materia dada a conocer en el presente documento describe una tecnica de litografla de impresion no humectante que puede aumentarse a escala y ofrece una ruta sencilla, directa para obtener tales partlculas sin el uso de copollmeros de bloque autoensamblados, diflciles de fabricar y otros sistemas.
III. Formation de partlculas redondeadas a traves de “reduction de liauido”
En referenda ahora a las figuras 3A a 3F, la materia dada a conocer en el presente documento proporciona un procedimiento de “reduccion de llquido” para formar partlculas que tienen conformaciones que no son conformes a la conformation del molde, incluyendo pero sin limitarse a micro- y nanopartlculas esfericas. Por ejemplo, una plantilla con “conformacion de cubo” puede permitir que se produzcan partlculas esfericas, mientras una plantilla con “conformacion de flecha de bloque” puede permitir que se produzcan partlculas u objetos con conformacion de “piruleta” en el que la introduction de un gas permite que las fuerzas de tension superficial reconformen el llquido residente antes de tratarlo. Sin querer restringirse a ninguna teorla particular, las caracterlsticas no humectantes que pueden proporcionarse en algunas realizaciones de la plantilla con patron y/o sustrato tratado o recubierto dados a conocer en el presente documento permite la generation de partlculas redondeadas, por ejemplo, esfericas.
En referencia ahora a la figura 3A, se dispone una gotita 302 de un material llquido sobre el sustrato 300, que en algunas realizaciones se recubre o se trata con un material 304 no humectante. Tambien se proporciona una plantilla 108 con patron, que comprende una pluralidad de areas 110 con rebajes y areas 112 de superficie con rebajes.
En referencia ahora a la figura 3B, la plantilla 108 con patron se pone en contacto con la gotita 302. El material llquido que comprende la gotita 302 entra entonces en las areas 110 con rebajes de la plantilla 108 con patron. En algunas realizaciones, una capa RL residual, o de “escoria”, del material llquido que comprende la gotita 302 permanece entre la plantilla 108 con patron y el sustrato 300.
En referencia ahora a la figura 3C, se aplica una primera fuerza Fa1 a la plantilla 108 con patron. Se forma un punto de contacto CP entre la plantilla 108 con patron y el sustrato y desplazando la capa RL residual. Se forman partlculas 306 en las areas 110 con rebajes de la plantilla 108 con patron.
En referencia ahora a la figura 3D, se aplica entonces una segunda fuerza Fa2, en la que la fuerza aplicada por Fa2 es mayor que la fuerza aplicada por Fa1, a la plantilla 108 con patron, formando de ese modo partlculas 308 llquidas mas pequenas dentro de las areas 112 con rebajes y forzando una portion del material llquido que comprende la gotita 302 fuera de las areas 112 con rebajes.
En referencia ahora a la figura 3E, la segunda fuerza Fa2 se libera, devolviendo de ese modo la presion de contacto a la presion de contacto original aplicada por la primera fuerza Fa1. En algunas realizaciones, la plantilla 108 con patron comprende un material permeable a los gases, que permite que una porcion de espacio con las areas 112 con rebajes se llene con un gas, tales como nitrogeno, formando de ese modo una pluralidad de gotitas 310 esfericas llquidas. Una vez lograda esta reduccion de llquido, la pluralidad de gotitas 310 esfericas llquidas se trata mediante una Tr de procedimiento de tratamiento.
En referenda ahora a la figura 3F, las gotitas 310 esfericas llquidas tratadas se liberan de la plantilla 108 con patron para proporcionar una pluralidad de partlculas 312 esfericas independientes.
IV. Formacion de nano- a microelectretos polimericos
En referencia ahora a las figuras 4A y 4B, en algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente 5 documento describe un metodo para preparar de nano- a microelectretos polimericos aplicando un campo electrico durante la etapa de polimerizacion y/o cristalizacion durante el moldeo (figura 4A) para producir una partlcula polimerica cargada (figura 4B). En algunas realizaciones, las partlculas polimericas cargadas se agregan espontaneamente para dar estructuras de tipo cadena (figura 4D) en lugar de las configuraciones al azar mostradas en la figura 4C.
10 En algunas realizaciones, la partlcula polimerica cargada comprende un electreto polimerico. En algunas realizaciones, el electreto polimerico comprende un nanoelectreto polimerico. En algunas realizaciones, las partlculas polimericas cargadas se agregan para dar estructuras de tipo cadena. En algunas realizaciones, las partlculas polimericas cargadas comprenden un aditivo para un dispositivo electro-reologico. En algunas realizaciones, el dispositivo electro-reologico se selecciona del grupo que consiste en embragues y dispositivos de 15 amortiguacion activos. En algunas realizaciones, las partlculas polimericas cargadas comprenden dispositivos nanopiezoelectricos. En algunas realizaciones, los dispositivos nanopiezoelectricos se seleccionan del grupo que consiste en accionadores, conmutadores y sensores mecanicos.
V. Formacion de estructuras de multiples capas
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento proporciona un metodo para formar 20 estructuras de multiples capas, incluyendo partlculas de multiples capas. En algunas realizaciones, las estructuras de multiples capas, incluyendo partlculas de multiples capas, comprenden estructuras de multiples capas a nanoescala. En algunas realizaciones, se forman estructuras de multiples capas depositando multiples capas delgadas llquidas y/o disoluciones inmiscibles sobre un sustrato y formando partlculas tal como se describe mediante cualquiera de los metodos anteriormente en el presente documento. La inmiscibilidad del llquido puede 25 basarse en cualquier caracterlstica flsica, incluyendo pero sin limitarse a densidad, polaridad y volatilidad. Se ilustran ejemplos de posibles morfologlas de la materia dada a conocer en el presente documento en las figuras 5A-5C e incluyen, pero no se limitan a, estructuras de tipo sandwich de multiples fases, partlculas de nucleo-corteza y emulsiones internas, microemulsiones y/o emulsiones de tamano nanometrico.
En referencia ahora a la figura 5A, se muestra una estructura 500 de tipo sandwich de multiples fases de la materia 30 dada a conocer en el presente documento, que a modo de ejemplo, comprende un primer material 502 llquido y un segundo material 504 llquido.
En referencia ahora a la figura 5B, se muestra una partlcula 506 de nucleo-corteza de la materia dada a conocer en el presente documento, que a modo de ejemplo, comprende un primer material 502 llquido y un segundo material 504 llquido.
35 En referencia ahora a la figura 5C, se muestra una partlcula 508 de emulsion interna de la materia dada a conocer en el presente documento, que a modo de ejemplo, comprende un primer material 502 llquido y un segundo material 504 llquido.
Mas particularmente, en algunas realizaciones, el metodo comprende disponer una pluralidad de llquidos inmiscibles entre la plantilla con patron y el sustrato para formar una estructura de multiples capas, por ejemplo, una 40 nanoestructura de multiples capas. En algunas realizaciones, la estructura de multiples capas comprende una partlcula de multiples capas. En algunas realizaciones, la estructura de multiples capas comprende una estructura seleccionada del grupo que consiste en estructuras de tipo sandwich de multiples fases, partlculas de nucleo- corteza, emulsiones internas, microemulsiones y emulsiones de tamano nanometrico.
VI. Fabricacion de estructuras multidimensionales complejas
45 En algunas realizaciones, la materia dada a conocer actualmente proporciona un procedimiento para fabricar estructuras multidimensionales, complejas. En algunas realizaciones, pueden formarse estructuras multidimensionales complejas realizando las etapas ilustradas en las figuras 2A-2E. En algunas realizaciones, el metodo comprende imprimir sobre una plantilla con patron que se alinea con una segunda plantilla con patron (en lugar de imprimir sobre un sustrato liso) para generar estructuras multidimensionales aisladas que se curan y se 50 liberan tal como se describe en el presente documento. En las figuras 6A-6C se proporciona una ilustracion esquematica de una realizacion de un procedimiento para formar estructuras multidimensionales complejas y ejemplos de tales estructuras.
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En referenda ahora a la figura 6A, se proporciona una primera plantilla 600 con patron. La primera plantilla 600 con patron comprende una pluralidad de areas 602 con rebajes y una pluralidad de superficies 604 sin rebajes. Tambien se proporciona una segunda plantilla 606 con patron. La segunda plantilla 606 con patron comprende una pluralidad de areas 608 con rebajes y una pluralidad de superficies 610 sin rebajes. Tal como se muestra en la figura 6A, la primera plantilla 600 con patron y la segunda plantilla 606 con patron se alinean en una relacion espaciada predeterminada. Se dispone una gotita de material 612 llquido entre la primera plantilla 600 con patron y la segunda plantilla 606 con patron.
En referencia ahora a la figura 6B, se pone en contacto la plantilla 600 con patron con la plantilla 606 con patron. Se aplica una fuerza Fa a la plantilla 600 con patron provocando que el material llquido que comprende la gotita 612 migre a la pluralidad de areas 602 y 608 con rebajes. El material llquido que comprende la gotita 612 se trata entonces mediante la Tr de procedimiento de tratamiento para formar un material 614 llquido tratado, con patron.
En referencia ahora a la figura 6C, el material 614 llquido tratado, con patron de la figura 6B se libera mediante cualquiera de los metodos de liberacion descritos en el presente documento para proporcionar una pluralidad de estructuras 616 con patron multidimensionales.
En algunas realizaciones, la estructura 616 con patron comprende una estructura con patron a nanoescala. En algunas realizaciones, la estructura 616 con patron comprende una estructura multidimensional. En algunas realizaciones, la estructura multidimensional comprende una estructura multidimensional a nanoescala. En algunas realizaciones, la estructura multidimensional comprende una pluralidad de caracterlsticas estructurales. En algunas realizaciones, las caracterlsticas estructurales comprenden una pluralidad de alturas.
En algunas realizaciones, se proporciona un dispositivo microelectronico que comprende la estructura 616 con patron. De hecho, la estructura 616 con patron puede tener cualquier estructura imaginable, incluyendo estructuras de “damasquinado doble” para microelectronica. En algunas realizaciones, el dispositivo microelectronico se selecciona del grupo que consiste en circuitos integrados, partlculas semiconductoras, puntos cuanticos y estructuras de damasquinado doble. En algunas realizaciones, el dispositivo microelectronico presenta determinadas propiedades flsicas seleccionadas del grupo que consiste en resistencia al ataque qulmico, baja constante dielectrica, alta constante dielectrica, conduccion, semiconduccion, aislamiento, porosidad y ausencia de porosidad.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento da a conocer un metodo de preparacion de una estructura compleja, multidimensional. En referencia ahora a las figuras 7A-7F, en algunas realizaciones, se proporciona una primera plantilla 700 con patron. La primera plantilla 700 con patron comprende una pluralidad de areas 702 de superficie sin rebajes y una pluralidad de areas 704 de superficie con rebajes. Continuando particularmente con la figura 7A, tambien se proporciona un sustrato 706. En algunas realizaciones, el sustrato 706 se recubre con un agente 708 no humectante. Se dispone una gotita de un primer material 710 llquido sobre el sustrato 706.
En referencia ahora a las figuras 7B y 7C, se pone en contacto la primera plantilla 700 con patron con el sustrato 706. Se aplica una fuerza Fa a la primera plantilla 700 con patron de manera que la gotita del primer material 710 llquido se fuerza dentro de los rebajes 704. El material llquido que comprende la gotita de primer material 710 llquido se trata mediante una primera Tr1 de procedimiento de tratamiento para formar un primer material llquido tratado dentro de la pluralidad de rebajes 704. En algunas realizaciones, la primera Tr1 de procedimiento de tratamiento comprende un procedimiento de curado parcial que provoca que el primer material llquido tratado se adhiera al sustrato 706. En referencia particularmente a la figura 7C, la primera plantilla 700 con patron se retira para proporcionar una pluralidad de caracterlsticas 712 estructurales sobre el sustrato 706.
En referencia ahora a las figuras 7D-7F, se proporciona una segunda plantilla 714 con patron. El segundo sustrato 714 con patron comprende una pluralidad de rebajes 716, que se llenan con un segundo material 718 llquido. El llenado de los rebajes 716 puede lograrse de una manera similar a la descrita en las figuras 7A y 7B con respecto a los rebajes 704. En referencia particularmente a la figura 7E, se pone en contacto la segunda plantilla 714 con patron con caracterlsticas 712 estructurales. El segundo material 718 llquido se trata con una segunda Tr2 de procedimiento de tratamiento de manera que el segundo material 718 llquido se adhiere a la pluralidad de caracterlsticas 712 estructurales, formando de ese modo una estructura 720 multidimensional. En referencia particularmente a la figura 7F, se retiran la segunda plantilla 714 con patron y el sustrato 706, proporcionando una pluralidad de estructuras 722 multidimensionales independientes. En algunas realizaciones, el procedimiento presentado esquematicamente en las figuras 7A-7F puede llevarse a cabo multiples veces segun se desee para formar nanoestructuras intrincadas.
VII. Litografia de impresion
En referencia ahora a las figuras 8A-8D, se ilustra un metodo para formar un patron sobre un sustrato. En la realizacion ilustrada en la figura 8, que se describe pero no se reivindica, se usa una tecnica de litografia de
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impresion para formar un patron sobre un sustrato.
En referencia ahora a la figura 8A, se proporciona una plantilla 810 con patron. En algunas realizaciones, la plantilla 810 con patron comprende un material polimerico de baja energla de superficie, resistente al disolvente, derivado de la colada de materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego el curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar una plantilla con patron tal como se definio anteriormente en el presente documento. La plantilla 810 con patron comprende ademas una primera superficie 812 de plantilla con patron y una segunda superficie 814 de plantilla. La primera superficie 812 de plantilla con patron comprende ademas una pluralidad de rebajes 816. La plantilla con patron derivada de un material polimerico de baja energla de superficie, resistente al disolvente podrla montarse sobre otro material para facilitar la alineacion de la plantilla con patron o para facilitar un procesamiento continuo tal como una cinta transportadora. Esto podrla ser particularmente util en la fabricacion de estructuras colocadas de manera precisa sobre una superficie, tal como en la fabricacion de dispositivos complejos o dispositivos semiconductores, electronicos o fotonicos.
En referencia de nuevo a la figura 8A, se proporciona un sustrato 820. El sustrato 820 comprende una superficie 822 de sustrato. En algunas realizaciones, el sustrato 820 se selecciona del grupo que consiste en un material de pollmero, un material inorganico, un material de silicio, un material de cuarzo, un material de vidrio, y variantes tratadas en la superficie de los mismos. En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla 810 con patron y el sustrato 820 tiene una energla de superficie inferior a 18 mN/m. En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla 810 con patron y el sustrato 820 tiene una energla de superficie inferior a 15 mN/m.
En algunas realizaciones, tal como se ilustra en la figura 8A, la plantilla 810 con patron y el sustrato 820 se situan en una relacion espaciada entre si de manera que la primera superficie 812 de plantilla con patron se orienta hacia la superficie 822 de sustrato y se crea un hueco 830 entre la primera superficie 812 de plantilla con patron y la superficie 822 de sustrato. Esto es un ejemplo de una relacion predeterminada.
En referencia ahora a la figura 8B, se dispone un volumen de material 840 llquido en el hueco 830 entre la primera superficie 82 de plantilla con patron y la superficie 822 de sustrato. En algunas realizaciones, el volumen de material 840 llquido se dispone dirigido sobre un agente no humectante (no mostrado), que se dispone sobre la primera superficie 812 de plantilla con patron.
En referencia ahora a la figura 8C, en algunas realizaciones, se pone en contacto la primera plantilla 812 con patron con el volumen de material 840 llquido. Se aplica una fuerza Fa a la segunda superficie 814 de plantilla forzando de ese modo el volumen de material 840 llquido dentro de la pluralidad de rebajes 816. En algunas realizaciones, tal como se ilustra en la figura 8C, una porcion del volumen de material 840 llquido permanece entre la primera superficie 812 de plantilla con patron y la superficie 820 de sustrato tras aplicarse la fuerza Fa.
En referencia de nuevo a la figura 8C, en algunas realizaciones, el volumen de material 840 llquido se trata mediante una T de procedimiento de tratamiento mientras que se aplica una fuerza Fa para formar un material 842 llquido tratado. En algunas realizaciones, la Tr de procedimiento de tratamiento comprende un procedimiento seleccionado del grupo que consiste en un procedimiento termico, un procedimiento fotoqulmico y un procedimiento qulmico.
En referencia ahora a la figura 8D, se aplica una fuerza Fr a la plantilla 810 con patron para retirar la plantilla 810 con patron del material 842 llquido tratado para revelar un patron 850 sobre el sustrato 820 tal como se muestra en la figura 8E. En algunas realizaciones, una capa 852 residual, o de “escoria”, de material 842 llquido tratado permanece sobe el sustrato 820.
Mas particularmente, el metodo para formar un patron sobre un sustrato comprende:
(a) proporcionar una plantilla con patron y un sustrato, en el que la plantilla con patron comprende una superficie de plantilla con patron que tiene una pluralidad de areas con rebajes formadas en la misma;
(b) disponer un volumen de material llquido en o sobre al menos uno de:
(i) la superficie de la plantilla con patron; y
(ii) la pluralidad de areas con rebajes;
(c) poner en contacto la superficie de la plantilla con patron con el sustrato; y
(d) tratar el material llquido para formar un patron sobre el sustrato.
En algunas realizaciones, la plantilla con patron comprende un material polimerico de baja energla de superficie,
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resistente al disolvente derivado de la colada de materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego el curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar una plantilla con patron. En algunas realizaciones, la plantilla con patron comprende un material elastomerico resistente al disolvente.
En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato comprende un material seleccionado del grupo que consiste en un material de perfluoropolieter, un material de fluoroolefina, un material de acrilato, un material de silicona, un material estirenico, un elastomero termoplastico fluorado (TPE), un fluoropollmero de triazina, un material de perfluorociclobutilo, una resina epoxldica fluorada y un monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante una reaccion de polimerizacion de metatesis.
En algunas realizaciones, el material de perfluoropolieter comprende una estructura principal seleccionada del grupo que consiste en:
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X—(—CF—CF—O—CF—O—^j-X X-(-CF—CFrCF-0-)^X
en la que X esta presente o ausente, y cuando esta presente comprende un grupo de ocupacion de extremos. En algunas realizaciones, el material de fluoroolefina se selecciona del grupo que consiste en:
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-^-CF^CF^F^CF.-CF-}.-
CSM CF3
j
y
-j-CF-CF2-YcF2-CF^CF2-CF^CF2-CF4-n
CF, O CSM
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cf3
J
en la que CSM comprende un monomero de sitio de curado.
En algunas realizaciones, el material de fluoroolefina se compone de monomeros que comprenden tetrafluoroetileno, fluoruro de vinilideno o hexafluoropropileno, 2,2-bis(trifluorometil)-4,5-difluoro-1,3-dioxol, una fluoroolefina funcional, monomero acrllico funcional, un monomero metacrllico funcional.
En algunas realizaciones, el material de silicona comprende un polidimetilsiloxano funcionalizado con fluoroalquilo (PDMS) que tiene la siguiente estructura:
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CH„ CH„
I 3 \ I 3 Si-0-\—Si—O I \ I CH3 Rf
en la que:
R se selecciona del grupo que consiste en un acrilato, un metacrilato y un grupo vinilo; y Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el material estirenico comprende un monomero de estireno fluorado seleccionado del grupo que consiste en:
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en la que Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
En algunas realizaciones, el material de acrilato comprende un acrilato fluorado o un metacrilato fluorado que tiene 10 la siguiente estructura:
R
I
CH~C
C=0
O
Rf
en la que:
R se selecciona del grupo que consiste en H, alquilo, alquilo sustituido, arilo y arilo sustituido; y Rf comprende una cadena de fluoroalquilo.
15 En algunas realizaciones, el fluoropollmero de triazina comprende un monomero fluorado.
En algunas realizaciones, el monomero fluorado u oligomero fluorado que puede polimerizarse o reticularse mediante reaccion de polimerizacion de metatesis comprende una olefina funcionalizada. En algunas realizaciones, la olefina funcionalizada comprende una olefina clclica funcionalizada.
En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato tiene una energla de superficie inferior 20 a 18 mN/m. En algunas realizaciones, al menos uno de la plantilla con patron y el sustrato tiene una energla de superficie inferior a 15 mN/m.
En algunas realizaciones, el sustrato se selecciona del grupo que consiste en un material de pollmero, un material inorganico, un material de silicio, un material de cuarzo, un material de vidrio, y variantes tratadas en la superficie de
los mismos. En algunas realizaciones, el sustrato se selecciona de uno de un dispositivo electronico en el procedimiento de fabricarse y un dispositivo fotonico en el procedimiento de fabricarse. En algunas realizaciones, el sustrato comprende un area con patron.
En algunas realizaciones, la pluralidad de areas con rebajes comprende una pluralidad de cavidades. En algunas 5 realizaciones, la pluralidad de cavidades comprende una pluralidad de caracterlsticas estructurales. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 10 micrometros y aproximadamente 1 nanometro de tamano. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 10 micrometros y aproximadamente 1 micrometro de tamano. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales 10 tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 1 micrometro y aproximadamente 100 nm de tamano. En algunas realizaciones, la pluralidad de caracterlsticas estructurales tiene una dimension que oscila entre aproximadamente 100 nm y aproximadamente 1 nm de tamano.
En algunas realizaciones, el material llquido se selecciona del grupo que consiste en un pollmero, una disolucion, un monomero, una pluralidad de monomeros, un iniciador de la polimerizacion, un catalizador de polimerizacion, un 15 precursor inorganico, un precursor de metal, un agente farmaceutico, una etiqueta, un material magnetico, un material paramagnetico, un material superparamagnetico, un ligando, un peptido que penetra en la celula, un porogeno, un tensioactivo, una pluralidad de llquidos inmiscibles, un disolvente y una especie cargada. En algunas realizaciones, el agente farmaceutico se selecciona del grupo que consiste en un farmaco, un peptido, iARN y ADN. En algunas realizaciones, la etiqueta se selecciona del grupo que consiste en una etiqueta de fluorescencia, una 20 etiqueta radiomarcada y un agente de contraste. En algunas realizaciones, el ligando comprende un peptido de direccionamiento a la celula.
Los materiales paramagneticos o superparamagneticos representativos incluyen pero no se limitan a Fe2O3, Fe3O4, FePt, Co, MnFe2O4, CoFe2O4, CuFe2O4, NiFe2O4 y ZnS dopados con Mn para aplicaciones magneto-opticas, CdSe para aplicaciones opticas y boratos para tratamiento de captura de neutrones con boro.
25 En algunas realizaciones, el material llquido se selecciona de uno de un pollmero resistente y un material dieletrico de baja k. En algunas realizaciones, el material llquido comprende un agente no humectante.
En algunas realizaciones, la disposicion del volumen de material llquido se regula mediante un procedimiento de diseminacion. En algunas realizaciones, el procedimiento de diseminacion comprende:
(a) disponer un primer volumen de material llquido sobre la plantilla con patron para formar una capa de material 30 llquido sobre la plantilla con patron; y
(b) extraer un implemento a traves de la capa de material llquido para:
(i) retirar un segundo volumen de material llquido de la capa de material llquido sobre la plantilla con patron; y
(ii) dejar un tercer volumen de material llquido sobre la plantilla con patron.
En algunas realizaciones, el contacto de la primera superficie de la plantilla con el sustrato elimina esencialmente 35 todo el volumen dispuesto de material llquido.
En algunas realizaciones, el tratamiento del material llquido comprende un procedimiento seleccionado del grupo que consiste en un procedimiento termico, un procedimiento fotoqulmico y un procedimiento qulmico.
En algunas realizaciones, el metodo comprende un procedimiento discontinuo. En algunas realizaciones, el procedimiento discontinuo se selecciona de uno de un procedimiento semicontinuo y un procedimiento continuo- 40 discontinuo.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe un sustrato con patron formado mediante los metodos dados a conocer en el presente documento.
VIII. Litografia de impresion libre de un residuo de “capa de escoria”
Una caracterlstica de la litografia de impresion que ha restringido su potencial completo es la formacion de una 45 “capa de escoria” una vez que al material llquido, por ejemplo, una resina, se le proporciona un patron. La “capa de escoria” comprende material llquido residual que permanece entre la estampadora y el sustrato. La materia dada a conocer en el presente documento proporciona un procedimiento para generar patrones esencialmente libres de una capa de escoria.
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En referenda ahora a las figuras 9A-9D, en algunas realizaciones, se proporciona un metodo para formar un patron sobre un sustrato, en el que el patron esta esencialmente libre de una capa de escoria. En referencia ahora a la figura 9A, se proporciona una plantilla 910 con patron. La plantilla 910 con patron comprende ademas una primera superficie 912 de plantilla con patron y una segunda superficie 914 de plantilla. La primera superficie de plantilla con patron 912 comprende ademas una pluralidad de rebajes 916. En algunas realizaciones, se dispone un agente 960 no humectante sobre la primera superficie 912 de plantilla con patron.
En referencia de nuevo a la figura 9A, se proporciona un sustrato 920. El sustrato 920 comprende una superficie 922 de sustrato. En algunas realizaciones, se dispone un agente 960 no humectante sobre la superficie 920 de sustrato.
En algunas realizaciones, tal como se ilustra en la figura 9A, la plantilla 910 con patron y el sustrato 920 se situan en una relacion espaciada entre si de manera que la primera superficie 912 de plantilla con patron se orienta hacia la superficie 922 de sustrato y se crea un hueco 930 entre la primera superficie 912 de plantilla con patron y la superficie 922 de sustrato.
En referencia ahora a la figura 9B, se dispone un volumen de material 940 llquido en el hueco 930 entre la primera superficie 912 de plantilla con patron y la superficie 922 de sustrato. En algunas realizaciones, el volumen de material 940 llquido se dispone directamente sobre la primera superficie 912 de plantilla con patron. En algunas realizaciones, el volumen de material 940 llquido se dispone directamente sobre el agente 960 no humectante, que se dispone sobre la primera superficie 912 de plantilla con patron. En algunas realizaciones, el volumen de material 940 llquido se dispone directamente sobre la superficie 920 de sustrato. En algunas realizaciones, el volumen de material 940 llquido se dispone directamente sobre el agente 960 no humectante, que se dispone sobre la superficie 920 de sustrato.
En referencia ahora a la figura 9C, en algunas realizaciones, la primera plantilla 912 con patron se pone en contacto con el volumen de material 940 llquido. Se aplica una fuerza Fa a la segunda superficie 914 de plantilla forzando de ese modo el volumen de material 940 llquido dentro de la pluralidad de rebajes 916. En contraposicion con la realizacion ilustrada en la figura 9, una porcion del volumen de material 940 llquido se fuerza fuera del hueco 930 mediante la fuerza Fo cuando se aplica la fuerza Fa.
En referencia de nuevo a la figura 9C, en algunas realizaciones, el volumen de material 940 llquido se trata mediante una T de procedimiento de tratamiento mientras que se aplica la fuerza Fa para formar un material 942 llquido tratado.
En referencia ahora a la figura 9D, se aplica una fuerza Fr a la plantilla 910 con patron para retirar la plantilla 910 con patron del material 942 llquido tratado para revelar un patron 950 sobre el sustrato 920 tal como se muestra en la figura 9E. En esta realizacion, el sustrato 920 esta esencialmente libre de una capa residual, o de “escoria”, de material 942 llquido tratado.
En algunas realizaciones, al menos uno de la superficie de la plantilla y el sustrato comprende un elemento de superficie funcionalizada. En algunas realizaciones, el elemento de superficie funcionalizada se funcionaliza con un material no humectante. En algunas realizaciones, el material no humectante comprende grupos funcionales que se unen al material llquido. En algunas realizaciones, el material no humectante se selecciona del grupo que consiste en un triclorosilano, un trialcoxilosilano, un triclorosilano que comprende grupos funcionales reactivos y no humectantes, un trialcoxilosilano que comprende grupos funcionales reactivos y no humectantes, y mezclas de los mismos.
En algunas realizaciones, el punto de contacto entre los dos elementos de superficie esta libre de material llquido. En algunas realizaciones, el punto de contacto entre los dos elementos de superficie comprende material llquido residual. En algunas realizaciones, la altura del material llquido residual es menor del 30% de la altura de la estructura. En algunas realizaciones, la altura del material llquido residual es menor del 20% de la altura de la
estructura. En algunas realizaciones, la altura del material llquido residual es menor del 10% de la altura de la
estructura. En algunas realizaciones, la altura del material llquido residual es menor del 5% de la altura de la
estructura. En algunas realizaciones, el volumen de material llquido es menor que el volumen de la plantilla con
patron. En algunas realizaciones, sustancialmente todo el volumen de material llquido esta confinado en la plantilla con patron de al menos uno de los elementos de superficie. En algunas realizaciones, tener el punto de contacto entre los dos elementos de superficie libre de material llquido retarda el deslizamiento entre los dos elementos de superficie.
IX. Micromoldeo asistido por disolvente (SAMIM)
En algunas realizaciones, que se describen pero no se reivindican, la materia dada a conocer en el presente documento describe un metodo de micromoldeo asistido por disolvente (SAMIM) para formar un patron sobre un sustrato.
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En referenda ahora a la figura 10A, se proporciona una plantilla 1010 con patron. La plantilla 1010 con patron comprende ademas una primera superficie 1012 de plantilla con patron y una segunda superficie 1014 de plantilla. La primera superficie 1012 de plantilla con patron comprende ademas una pluralidad de rebajes 1016.
En referencia de nuevo a la figura 10A, se proporciona un sustrato 1020. El sustrato 1020 comprende una superficie 1022 de sustrato. En algunas realizaciones, se dispone un material 1070 polimerico sobre la superficie 1022 de sustrato. En algunas realizaciones, el material 1070 polimerico comprende un pollmero resistente.
En referencia de nuevo a la figura 10A, la plantilla 1010 con patron y el sustrato 1020 se situan en una relacion espaciada entre si de manera que la primera superficie 1012 de plantilla con patron se orienta hacia la superficie 1022 de sustrato y se crea un hueco 1030 entre la primera superficie 1012 de plantilla con patron y la superficie 1022 de sustrato. Tal como se muestra en la figura 10A, se dispone un disolvente S dentro del hueco 1030, de manera que el disolvente S entra en contacto con el material 1070 polimerico formando un material 1072 polimerico hinchado.
En referencia ahora a las figuras 10B y 10C, la primera plantilla 1012 con patron se pone en contacto con el material 1072 polimerico hinchado. Se aplica una fuerza Fa a la segunda superficie 1014 de plantilla forzando de ese modo una porcion del material 1072 polimerico hinchado dentro de la pluralidad de rebajes 1016 y dejando una porcion del material 1072 polimerico hinchado entre la primera superficie 1012 de plantilla con patron y la superficie 1020 de sustrato. El material 1072 polimerico hinchado se trata entonces mediante una Tr de procedimiento de tratamiento mientras esta bajo presion.
En referencia ahora a la figura 10D, se aplica una fuerza Fr a la plantilla 1010 con patron para retirar la plantilla 1010 con patron del material 1072 polimerico hinchado tratado para revelar un patron 1074 polimerico sobre el sustrato 1020 tal como se muestra en la figura 10E.
X. Retirada de la estructura con patron de la plantilla con patron y/o sustrato
En algunas realizaciones, la estructura con patron (por ejemplo, una micro- o nanoestructura con patron) se retira de al menos uno de la plantilla con patron y/o el sustrato. En el metodo reivindicado del primer aspecto, las partlculas se retiran de los rebajes de la plantilla con patron. Esto puede lograrse mediante varios enfoques, incluyendo pero sin limitarse a aplicar el elemento de superficie que contiene la estructura con patron a una superficie que tiene una afinidad por la estructura con patron; deformar el elemento de superficie que contiene la estructura con patron de manera que la estructura con patron se libera del elemento de superficie; hinchar el elemento de superficie que contiene la estructura con patron con un primer disolvente para extruir la estructura con patron; y lavar el elemento de superficie que contiene la estructura con patron con un segundo disolvente que tiene una afinidad por la estructura con patron.
En algunas realizaciones, el primer disolvente comprende dioxido de carbono de fluido supercrltico. En algunas realizaciones, el primer disolvente comprende agua. En algunas realizaciones, el primer disolvente comprende una disolucion acuosa que comprende agua y un detergente. En realizaciones, la deformacion del elemento de superficie se realiza aplicando una fuerza mecanica al elemento de superficie. En algunas realizaciones, el metodo de retirar la estructura con patron comprende ademas un metodo de sonicacion.
XI. Metodo de fabricacion de moleculas y para suministrar un agente terapeutico a una diana
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe metodos y procedimientos, y productos mediante procedimientos, para fabricar “moleculas”, para su uso en el suministro de farmacos y terapias farmacologicas. En algunas realizaciones, el metodo o procedimiento para fabricar una molecula comprende un metodo o procedimiento combinatorio. El metodo para fabricar moleculas comprende un metodo de litografla de impresion no humectante.
XI.A Metodo de fabricacion de moleculas
En el metodo reivindicado, se usa una plantilla con patron que no es humectante, y comprende un material elastomerico resistente al disolvente que tiene una energla de superficie de menos de aproximadamente 18 mN/m. En algunas realizaciones, el metodo de litografla de impresion no humectante comprende una superficie derivada de o que comprende un material polimerico de baja energla de superficie resistente al disolvente derivado de la colada de casting materiales llquidos de baja viscosidad sobre una plantilla maestra y luego el curado de los materiales llquidos de baja viscosidad para generar la plantilla con patron. La superficie comprende un material elastomerico resistente al disolvente.
El metodo de litografla de impresion no humectante se usa para generar estructuras aisladas. En algunas realizaciones, las estructuras aisladas comprenden microestructuras aisladas. En algunas realizaciones, las
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estructuras aisladas comprenden nanoestructuras aisladas. En algunas realizaciones, las estructuras aisladas comprenden un material biodegradable. En algunas realizaciones, las estructuras aisladas comprenden un material hidrofilo. En algunas realizaciones, las estructuras aisladas comprenden un material hidrofobo. En algunas realizaciones, las estructuras aisladas comprenden una conformacion particular. En algunas realizaciones, las estructuras aisladas comprenden ademas un “cargamento”.
En algunas realizaciones, el metodo de litografla de impresion no humectante comprende ademas anadir modulos, fragmentos o dominios moleculares a la disolucion que va a moldearse. En algunas realizaciones, los modulos, fragmentos o dominios moleculares confieren funcionalidad a las estructuras aisladas. En algunas realizaciones, la funcionalidad conferida a la estructura aislada comprende una funcionalidad terapeutica.
En algunas realizaciones, se incorpora un agente terapeutico, tal como un farmaco, en la estructura aislada. En algunas realizaciones, el farmaco fisiologicamente activo se une a un ligador para facilitar su incorporacion en la estructura aislada. En algunas realizaciones, se anade el dominio de una enzima o un catalizador a la estructura aislada. En algunas realizaciones, se anade un ligando o un oligopeptido a la estructura aislada. En algunas realizaciones, el oligopeptido es funcional. En algunas realizaciones, el oligopeptido funcional comprende un peptido de direccionamiento a la celula. En algunas realizaciones, el oligopeptido funcional comprende un peptido que penetra en la celula. En algunas realizaciones se anade un anticuerpo o fragmento funcional del mismo a la estructura aislada.
En algunas realizaciones, se anade un aglutinante a la estructura aislada. En algunas realizaciones, la estructura aislada que comprende el aglutinante se usa para fabricar estructuras identicas. En algunas realizaciones, la estructura aislada que comprende el aglutinante se usa para fabricar estructuras de una estructura variable. En algunas realizaciones, las estructuras de una estructura variable se usan para explorar la eficacia de una molecula como agente terapeutico. En algunas realizaciones, la conformacion de la estructura aislada imita a un agente biologico. En algunas realizaciones, el metodo comprende ademas un metodo para el suministro de farmacos.
XIB. Metodo de suministro de un agente terapeutico a una diana
En algunas realizaciones, que se dan a conocer pero no se reivindican, se da a conocer un metodo de suministro de un agente terapeutico a una diana, comprendiendo el metodo: proporcionar una partlcula producida tal como se describe en el presente documento; mezclar el agente terapeutico con la partlcula; y suministrar la partlcula que comprende el agente terapeutico a la diana.
En algunas realizaciones, el agente terapeutico comprende un farmaco. En algunas realizaciones, el agente terapeutico comprende material genetico. En algunas realizaciones, el material genetico se selecciona del grupo que consiste en un vector genico no viral, ADN, ARN, iARN y una partlcula viral.
En algunas realizaciones, la partlcula tiene un diametro de menos de 100 micrometros. En algunas realizaciones, la partlcula tiene un diametro de menos de 10 micrometros. En algunas realizaciones, la partlcula tiene un diametro de menos de 1 micrometro. En algunas realizaciones, la partlcula tiene un diametro de menos de 100 nm. En algunas realizaciones, la partlcula tiene un diametro de menos de 10 nm.
En algunas realizaciones, la partlcula comprende un pollmero biodegradable. En algunas realizaciones, el pollmero biodegradable se selecciona del grupo que consiste en un poliester, un polianhldrido, una poliamida, un pollmero a base de fosforo, un poli(cianoacrilato), un poliuretano, un poliortoester, un polidihidropirano y un poliacetal. En algunas realizaciones, el poliester se selecciona del grupo que consiste en poli(acido lactico), poli(acido glicolico), poli(hidroxibuirato), poli(e-caprolactona), poli(acido b-malico) y poli(dioxanonas). En algunas realizaciones, el polianhldrido se selecciona del grupo que consiste en poli(acido sebacico), poli(acido adlpico) y poli(acido tereftalico). En algunas realizaciones, la poliamida se selecciona del grupo que consiste en poli(iminocarbonatos) y poliaminoacidos. En algunas realizaciones, el pollmero a base de fosforo se selecciona del grupo que consiste en polifosfatos, polifosfonatos y polifosfacenos. En algunas realizaciones, el pollmero es sensible a estlmulos, tales como pH, radiacion, fuerza ionica, temperatura y campos electricos o magneticos alternos.
Las respuestas a tales estlmulos pueden incluir hinchamiento y/o calentamiento, lo que puede facilitar la liberacion de su cargamento, o degradacion.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe partlculas que contienen imanes permanentes para aplicaciones en terapia de hipertermia, terapia genica y contra el cancer, suministro de farmacos, agentes de contraste de obtencion de imagenes por resonancia magnetica, adyuvantes de vacuna, dispositivos de memoria y espintronica.
Sin querer restringirse a ninguna teorla particular, las partlculas que contienen imanes permanentes, por ejemplo, una nanopartlcula magnetica, producen calor mediante un proceso de hipertermia (entre 41 y 46°C) o termoablacion
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(mayor de 46°C), es decir, el calentamiento controlado de las nanopartlculas tras la exposicion a un campo magnetico de cA. El calor se usa para (i) inducir un cambio de fase en el componente de pollmero (por ejemplo fusion y liberacion de un material encapsulado) y/o (ii) tratamiento por hipertermia de celulas especlficas y/o (iii) aumentar la eficacia del material encapsulado. El mecanismo de desencadenamiento de las nanopartlculas magneticas por medio de calentamiento electromagnetico potencia la (iv) velocidad de degradation del material particulado; (v) puede inducir hinchamiento; y/o (vi) induce disolucion/cambio de fase que puede conducir a una mayor area de superficie, lo que puede ser beneficioso cuando se trata una variedad de enfermedades.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe un metodo de suministro de un agente terapeutico alternativo, que utiliza litografla de impresion “no humectante” para fabricar nanopartlculas magneticas monodispersas para su uso en un sistema de suministro de farmaco. Tales partlculas pueden usarse para: (1) tratamiento por hipertermia de celulas cancerosas; (2) agentes de contraste de MRI; (3) suministro guiado de la partlcula; y (4) degradacion desencadenada del vector de suministro de farmaco.
En algunas realizaciones, el sistema de suministro de agente terapeutico comprende un material biocompatible y una nanopartlcula magnetica. En algunas realizaciones, el material biocompatible tiene un punto de fusion por debajo de 100°C. En algunas realizaciones, el material biocompatible se selecciona del grupo que consiste en, pero no se limita a, una polilactida, una poliglicolida, una hidroxipropilcelulosa y una cera.
En algunas realizaciones, una vez que se suministra la nanopartlcula magnetica a la diana o esta en proximidad estrecha a la diana, la nanopartlcula magnetica se expone a un campo magnetico de CA. La exposicion al campo magnetico de CA provoca que la nanopartlcula magnetica experimente un calentamiento controlado. Sin querer restringirse a ninguna teorla particular, el calentamiento controlado es un resultado de un proceso de termoablacion. En algunas realizaciones, el calor se usa para inducir un cambio de fase en el componente de pollmero de la nanopartlcula. En algunas realizaciones, el cambio de fase comprende un proceso de fusion. En algunas realizaciones, el cambio de fase da como resultado la liberacion de un material encapsulado. En algunas realizaciones, la liberacion de un material encapsulado comprende una liberacion controlada. En algunas realizaciones, la liberacion controlada del material encapsulado da como resultado una dosificacion concentrada del agente terapeutico. En algunas realizaciones, el calentamiento da como resultado el tratamiento hipertermico de la diana, por ejemplo, de celulas especlficas. En algunas realizaciones, el calentamiento da como resultado un aumento en la eficacia del material encapsulado. En algunas realizaciones, el mecanismo de desencadenamiento de las nanopartlculas magneticas inducido por el calentamiento electromagnetico potencia la velocidad de degradacion de la partlcula y puede inducir hinchamiento y/o una disolucion/cambio de fase que puede conducir a una mayor area de superficie, lo que puede ser beneficiosa cuando se trata una variedad de enfermedades.
En algunas realizaciones, se seleccionan como diana componentes adicionales, incluyendo farmacos, tales como un agente anticancerlgeno, por ejemplo, mostaza de nitrogeno, cisplatino y doxorubicina; ligandos de direccionamiento, tales como peptidos de direccionamiento a la celula, peptidos de penetration en la celula, peptido de receptor de integrina (GRGDSP), hormona estimulante de melanocitos, peptido intestinal vasoactivo, anticuerpos de raton anti- Her2, y una variedad de vitaminas; virus, polisacaridos, ciclodextrinas, protelnas, liposomas, nanopartlculas opticas, tales como CdSe para aplicaciones opticas, y nanopartlculas de borato para ayudar en la terapia de captura de neutrones con boro (BNCT).
Los materiales que contienen elementos magneticos descritos en el presente documento tambien se prestan por si mismos a otras aplicaciones. Las partlculas magneticas pueden ensamblarse en matrices bien definidas dirigidas por su conformation, funcionalizacion de la superficie y/o exposicion a un campo magnetico para investigaciones de y sin limitarse a dispositivos de ensayos magneticos, dispositivos de memoria, aplicaciones de espintronica y separaciones de disoluciones.
Por tanto, la materia dada a conocer en el presente documento pero no reivindicada proporciona un metodo para suministrar un agente terapeutico a una diana, comprendiendo el metodo:
(a) proporcionar una partlcula preparada mediante los metodos dados a conocer en el presente documento;
(b) mezclar el agente terapeutico con la partlcula; y
(c) suministrar la partlcula que comprende el agente terapeutico a la diana.
En algunas realizaciones, el agente terapeutico se selecciona de uno de un farmaco y material genetico. En algunas realizaciones, el material genetico se selecciona del grupo que consiste en un vector genico no viral, ADN, ARN, iARN y una partlcula viral.
En algunas realizaciones, la partlcula comprende un pollmero biodegradable. En algunas realizaciones, el pollmero biodegradable se selecciona del grupo que consiste en un poliester, un polianhldrido, una poliamida, un pollmero a
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base de fosforo, un poli(cianoacrilato), un poliuretano, un poliortoester, un polidihidropirano y un poliacetal.
En algunas realizaciones, el poliester se selecciona del grupo que consiste en poli(acido lactico), poli(acido glicolico), poli(hidroxibutirato), poli(e-caprolactona), poli(acido b-malico) y poli(dioxanonas).
En algunas realizaciones, el polianhldrido se selecciona del grupo que consiste en poli(acido sebacico), poli(acido adlpico) y poli(acido tereftalico).
En algunas realizaciones, la poliamida se selecciona del grupo que consiste en poli(iminocarbonatos) y poliaminoacidos.
En algunas realizaciones, el pollmero a base de fosforo se selecciona del grupo que consiste en un polifosfato, un polifosfonato y un polifosfaceno.
En algunas realizaciones, el pollmero biodegradable comprende ademas un pollmero que es sensible a un estlmulo. En algunas realizaciones, el estlmulo se selecciona del grupo que consiste en pH, radiacion, fuerza ionica, temperatura, un campo magnetico alterno y un campo electrico alterno. En algunas realizaciones, el estlmulo comprende un campo magnetico alterno.
En algunas realizaciones, el metodo comprende exponer la partlcula a un campo magnetico alterno una vez que la partlcula se suministra a la diana. En algunas realizaciones, la exposicion de la partlcula a un campo magnetico alterno provoca que la partlcula produzca calor a traves de uno de un proceso de hipotermia y un proceso de termoablacion.
En algunas realizaciones, el calor producido por la partlcula induce uno de un cambio de fase en el componente de pollmero de la partlcula y un tratamiento hipertermico de la diana. En algunas realizaciones, el cambio de fase en el componente de pollmero de la partlcula comprende un cambio desde una fase solida hasta una fase llquida. En algunas realizaciones, el cambio de fase desde una fase solida hasta una fase llquida provoca que el agente terapeutico se libere de la partlcula. En algunas realizaciones, la liberacion del agente terapeutico de la partlcula comprende una liberacion controlada.
En algunas realizaciones, la diana se selecciona del grupo que consiste en un peptido de direccionamiento a la celula, un peptido de penetracion en la celula, un peptido de receptor de integrina (GRGDSP), una hormona estimulante de melanocitos, un peptido intestinal vasoactivo, un anticuerpo de raton anti-Her2 y una vitamina.
Con respecto a los metodos de la materia dada a conocer en el presente documento, puede tratarse cualquier sujeto animal. El termino “sujeto” tal como se usa en el presente documento se refiere a cualquier especie de vertebrado. Los metodos de la materia reivindicada en el presente documento son particularmente utiles en el diagnostico de vertebrados de sangre caliente. Por tanto, la materia reivindicada en el presente documento se refiere a mamlferos. En algunas realizaciones se proporciona pero no se reivindica el diagnostico y/o tratamiento de mamlferos tales como seres humanos, as! como los aquellos mamlferos de importancia debido a que estan en peligro (tales como tigres siberianos), de importancia economica (animales criados en granjas para su consumo por seres humanos) y/o importancia social (animales mantenidos como mascotas o en zoologicos) para los seres humanos, por ejemplo, carnlvoros distintos de seres humanos (tales como gatos y perros), animales porcinos (cerdos, puercos y jaballs), rumiantes (tales como reses, bueyes, ovejas, jirafas, ciervos, cabras, bisontes y camellos), y caballos. Tambien se proporciona el diagnostico y/o tratamiento de ganado, incluyendo, pero sin limitarse a animales porcinos domesticados (cerdos y puercos), rumiantes, caballos, aves de corral, y similares.
Se proporcionan las siguientes referencias: solicitud PCT internacional publicada n.° WO2004081666 concedida a DeSimone et al.; patente estadounidense n.° 6.528.080 concedida a Dunn et al.; patente estadounidense n.° 6.592.579 concedida a Arndt et al., solicitud PCT internacional publicada n.° WO0066192 concedida a Jordan; Hilger, I. et al., Radiology 570-575 (2001); Mornet, S. et al., J. Mat. Chem., 2161-2175 (2004); Berry, C.C. et al., J. Phys. D: Applied Physics 36, R198-R206 (2003); Babincova, M. et al., Bioelectrochemistry 55, 17-19 (2002); Wolf, S.A. et al., Science 16, 1488-1495 (2001); y Sun, S. et al., Science 287, 1989-1992 (2000); patente estadounidense n.° 6.159.443 concedida a Hallahan; y solicitud PCT publicada n.° WO 03/066066 concedida a Hallahan et al.
XII. Metodo de formacion de un patron en estructuras naturales y sinteticas
En algunas realizaciones, que se describen pero no se reivindican, la materia dada a conocer en el presente documento describe metodos y procedimientos, y productos mediante procedimientos, para generar superficies y moldes a partir de estructuras naturales, moleculas individuales o estructuras autoensambladas. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe un metodo de formacion de un patron en una estructura natural, molecula individual y/o una estructura autoensamblada. En algunas realizaciones, el metodo comprende ademas replicar la estructura natural, molecula individual y/o una estructura
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autoensamblada. En algunas realizaciones, el metodo comprende ademas replicar la funcionalidad de la estructura natural, molecula individual y/o una estructura autoensamblada.
Mas particularmente, en algunas realizaciones, el metodo comprende ademas tomar la impresion o molde de una estructura natural, molecula individual y/o una estructura autoensamblada. En algunas realizaciones, la impresion o molde se toma con un precursor polimerico de baja energla de superficie. En algunas realizaciones, el precursor polimerico de baja energla de superficie comprende un diacrilato terminado funcionalmente en perfluoropolieter (PFPE). En algunas realizaciones, la estructura natural, molecula individual y/o estructura autoensamblada se selecciona del grupo que consiste en enzimas, virus, anticuerpos, micelas y superficies de tejido.
En algunas realizaciones, la impresion o molde se usa para replicar las caracterlsticas de la estructura natural, molecula individual y/o una estructura autoensamblada en un objeto aislado o una superficie. En algunas realizaciones, se usa un metodo de litografla de impresion no humectante para conferir las caracterlsticas a una superficie o parte moldeada. En algunas realizaciones, la superficie o parte moldeada producida mediante este procedimiento puede usarse en muchas aplicaciones, incluyendo, pero sin limitarse a, suministro de farmacos, dispositivos medicos, recubrimientos, catalizadores o mimeticos de las estructuras naturales a partir de las que se derivan. En algunas realizaciones, la estructura natural comprende tejido biologico. En algunas realizaciones, el tejido biologico comprende tejido de un organo corporal, tal como un corazon. En algunas realizaciones, el tejido biologico comprende vasos y hueso. En algunas realizaciones, el tejido biologico comprende tendones o cartllago. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento puede usarse para formar un patron en superficies para la reparation de tendones y cartllago. Tal reparation requiere normalmente el uso de tejido de colageno, que procede de cadaveres y debe mecanizarse para su uso como sustitutos. La mayorla de estos sustitutos fallan porque no puede establecerse el patron primario que se requiere para la sustitucion. Los metodos litograficos blandos descritos en el presente documento alivian este problema.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento puede aplicarse a la regeneration de tejido usando celulas madre. Casi todos los enfoques con celulas madre conocidos en la tecnica requieren patrones moleculares para que las celulas se siembren y luego crezcan, adoptando de ese modo la conformation de un organo, tal como un hlgado, un rinon, o similar. En algunas realizaciones, el armazon molecular se cuela y se usa como cristales para sembrar un organo en una forma de terapia de trasplante. En algunas realizaciones, la celula madre y el nanosustrato se siembran en un tejido moribundo, por ejemplo, tejido hepatico, para promover el crecimiento y la regeneracion de tejido. En algunas realizaciones, el material que va a replicarse en el molde comprende un material que es similar a o el mismo que el material que se moldeo originalmente. En algunas realizaciones, el material que va a replicarse en el molde comprende un material que es diferente de y/o tiene propiedades diferentes que el material que se moldeo originalmente. Este enfoque podrla desempenar un papel importante para abordar la escasez de trasplantes de organos.
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento se usa para tomar la impresion de una enzima, una bacteria y un virus. En algunas realizaciones, la enzima, la bacteria o el virus se replica entonces en un objeto diferenciado o sobre una superficie que tiene la conformacion reminiscente de esa enzima, bacteria o virus particular replicada sobre el mismo. En algunas realizaciones, el propio molde se replica sobre una superficie, en el que el molde replicado unido a la superficie actua como sitio receptor para una enzima, bacteria o partlcula de virus. En algunas realizaciones, el molde replicado es util como catalizador, sensor de diagnostico, un agente terapeutico, una vacuna, y similar. En algunas realizaciones, el molde replicado unido a la superficie se usa para facilitar el descubrimiento de nuevos agentes terapeuticos.
En algunas realizaciones, los “mimeticos” moldeados macromoleculares, por ejemplo, enzimatico, bacteriano o viral, sirven como entidades no autoreplicantes que tienen la misma topografla de superficie que la macromolecula, bacteria o virus original. En algunas realizaciones, los mimeticos moldeados se usan para crear respuestas biologicas, por ejemplo, una respuesta alergica, a su presencia, creando de ese modo anticuerpos o receptores de activation. En algunas realizaciones, los mimeticos moldeados funcionan como una vacuna. En algunas realizaciones, la eficacia de la conformacion biologicamente activa de los mimeticos moldeados se potencia mediante una tecnica de modification de superficie.
XIII. Metodos para inspeccionar procedimientos y productos mediante procedimientos
Sera importante inspeccionar los objetos/estructuras/partlculas descritos en el presente documento para determinar la precision de la conformacion, colocation y utilidad. Tal inspection puede permitir que se adopten acciones correctoras o que se eliminen o mitiguen defectos. La gama de enfoques y dispositivos de monitorizacion utiles para tales inspecciones incluyen: manometros de aire, que usan presion y flujo neumaticos para medir o clasificar atributos dimensionales; maquinas y sistemas de equilibrado, que miden y/o corrigen dinamicamente el equilibrio de maquinas o componentes; microscopios biologicos, que normalmente se usan para estudiar organismos y sus procesos vitales; calibradores de perforation DI, que estan disenados para la medicion o evaluation dimensional del diametro interno; boroscopios, que son herramientas de inspeccion con tubos opticos rlgidos o flexibles para la inspeccion interior de orificios, perforaciones, cavidades, y similares; calibres, que usan normalmente un movimiento
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de deslizamiento preciso para la medicion de interiores, exteriores, profundidad o pasos, algunos de los cuales se usan para comparar o transferir dimensiones; sondas de CMM, que son transductores que convierten mediciones flsicas en senales electricas, usando diversos sistemas de medicion dentro de la estructura de la sonda; instrumentos de color y aspecto, que, por ejemplo, se usan normalmente para medir las propiedades de pinturas y recubrimientos incluyendo color, brillo, opacidad y transparencia; sensores de color, que registran artlculos mediante contraste, color verdadero o Indice de translucidez, y se basan en uno de los modelos de color, lo mas comunmente el modelo de RGB (rojo, verde, azul); maquinas de medicion de coordenadas, que son sistemas mecanicos disenados para desplazar una sonda de medicion para determinar las coordenadas de puntos sobre una superficie de pieza de trabajo; calibradores de profundidad, que se usan para medir la profundidad de orificios, cavidades u otras caracterlsticas de componentes; microscopios digitales/de video, que usan tecnologla digital para presentar visualmente la imagen amplificada; lecturas digitales, que son pantallas de visualizacion especializadas para lecturas de posicion y dimensiones de calibradores de inspeccion y escalas lineales, o codificadores rotatorios en maquinas herramienta; instrumentos y calibradores dimensionales, que proporcionan mediciones cuantitativas de los atributos de forma y dimensionales de un producto o componente tales como grosor de pared, profundidad, altura, longitud, DI, DE, seccion decreciente o perforacion; escaneres dimensionales y de perfiles, que reunen informacion bidimensional o tridimensional sobre un objeto y estan disponibles en una amplia variedad de configuraciones y tecnologlas; microscopios electronicos, que usan un haz enfocado de electrones en lugar de luz para “obtener imagenes” de la muestra y obtener informacion en cuanto a su estructura y composicion; fibroscopios, que son herramientas de inspeccion con tubos opticos flexibles para inspeccion interior de orificios, perforaciones y cavidades; calibradores fijos, que estan disenados para acceder a un atributo especlfico basandose en medicion comparativa, e incluyen calibradores de angulos, calibradores de bolas, calibradores de centros, calibradores de tamano de taladro, calibradores de sensores, calibradores de filete, calibradores de dientes de engranajes, material de cuna o calibrador, calibradores de tuberlas, calibradores de radios, calibradores de paso de rosca o tornillo, calibradores de seccion decreciente, calibradores de tubos, calibradores de patrones estadounidenses (lamina/placa), calibradores de soldadura y calibradores de cables; calibradores de especialidad/forma, que se usan para inspeccionar parametros tales como redondez, angularidad, cuadratura, rectitud, horizontalidad, desviacion, seccion decreciente y concentricidad; bloques de calibradores, que se fabrican para precisar grados de tolerancia de de fabricantes de calibradores para calibrar, comprobar y ajustar calibradores comparativos y fijos; calibradores de altura, que se usan para medir la altura de componentes o caracterlsticas de productos; indicadores y comparadores, que miden cuando se amplifica el movimiento lineal de una sonda o husillo de precision; accesorios de medicion e inspeccion, tales como herramientas de disposition y marcaje, incluyendo herramientas, suministros y accesorios manuales para medicion dimensional, marcaje, disposicion u otras aplicaciones en tiendas de maquinas tales como rayadores, punzones de transferencia, divisores y fluido de disposicion; interferometros, que se usan para medir la distancia en cuanto a longitud de onda y para determinar las longitudes de onda de fuentes de luz particulares; micrometros laser, que miden distancias extremadamente pequenas usando tecnologla laser; niveles, que son herramientas mecanicas o electronicas que miden la inclination de una superficie en relation con la superficie de la Tierra; equipo de alineacion de maquinas, que se usa para alinear partes rotatorias o moviles y componentes de maquinas; amplificadores, que son instrumentos de inspeccion que se usan para amplificar un detalle de producto o de parte por medio de un sistema de lentes; calibradores de ajuste y maestros, que proporcionan patrones dimensionales para calibrar otros calibradores; microscopios de medicion, que usan los fabricantes de herramientas para medir las propiedades de herramientas, y se usan a menudo para la medicion dimensional con potencias de amplification inferiores para permitir imagenes mas brillantes, mas nltidas combinadas con un campo de vision amplio; microscopios metalurgicos, que se usan para inspeccion metalurgica; micrometros, que son instrumentos para la medicion dimensional de precision que consisten en un husillo de tierra y yunque montados en un bastidor de acero con conformation de C. Tambien estan disponibles micrometros laser sin contacto; microscopios (todos los tipos), que son instrumentos que pueden producir una imagen amplificada de un objeto pequeno; microscopios opticos/de luz, que usan la parte visible o casi visible del espectro electromagnetico; comparadores opticos, que son instrumentos que proyectan un perfil o imagen amplificada sobre una pantalla para su comparacion con una escala o perfil de superposition de patron; calibradores de enchufe/clavija, que se usan para una evaluation “pasa/no pasa” de ubicaciones y dimensiones de ranuras y orificios en comparacion con tolerancias especificadas; transportadores y calibradores de angulos, que miden el angulo entre dos superficies de una parte o conjunto; calibradores de anillos, que se usan para la evaluacion “pasa/no pasa” en comparacion con los atributos o tolerancias dimensionales especificadas de clavijas, vastagos o pasadores roscados; reglas y escalas, que son planas, escalas graduadas usadas para medicion de la longitud, y que se usan a menudo para aplicaciones de OEM, escalas lineales digitales o electronicas; calibradores de encaje, que se usan en la production de montajes en donde deben repetirse frecuentemente mediciones de grosor o diametricas especlficas con precision y exactitud; microscopios de especialidad, que se usan para aplicaciones especializadas incluyendo metalurgia, gemologla, o usan tecnicas especializadas como acustica o microondas para realizar su funcion; escuadras, que se usan para indicar si dos superficies de una parte o montaje son perpendiculares; agujas, sondas y mensulas, que son puntos o puntas de contacto y vastagos con forma de varilla delgada usados para estudiar con sonda superficies conjuntamente con perfilometros, SPM, CMM, calibradores y escaneres dimensionales; perfilometros de superficie, que miden perfiles de superficie, rugosidad, ondulacion y otros parametros de acabado mediante barrido de una aguja mecanica a lo largo de la muestra o a traves de metodos sin contacto; calibradores de rosca, que son instrumentos dimensionales para medir el tamano de rosca, paso u otros parametros; y videoscopios, que son herramientas de inspeccion que capturan imagenes del interior de orificios, perforaciones o cavidades.
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Ejemplos
Los siguientes ejemplos se han incluido para proporcionar orientacion a un experto habitual en la tecnica para poner en practica realizaciones representativas de la materia dada a conocer en el presente documento. En vista de la presente divulgacion y el nivel general de experiencia en la tecnica, los expertos pueden apreciar que los siguientes ejemplos pretenden ser solo a modo de ejemplo y que pueden emplearse numerosos cambios, modificaciones y alteraciones sin apartarse del alcance de la materia dada a conocer en el presente documento.
Ejemplo 1
Procedimiento representativo para la sintesis y el curado de perfluoropolieteres fotocurables
En algunas realizaciones, la sintesis y el curado de materiales de PFPE de la materia dada a conocer en el presente documento se realiza usando el metodo descrito por Rolland, J. P., et al., J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 2322-2323. En resumen, este metodo implica la funcionalizacion con metacrilato de un diol de PFPE comercialmente disponible (Mn = 3800 g/mol) con metacrilato de isocianatoetilo. El fotocurado posterior del material se logra a traves de combinacion con el 1% en peso de 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona y exposicion a radiacion UV (l = 365 nm).
Mas particularmente, en una preparacion tlpica de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE DMA), se anadio poli(oxido de tetrafluoroetileno-co-oxido de difluorometileno)a,w diol (ZDOL, Mn promedio de aprox. 3,800 g/mol, 95%, Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, Estados Unidos de America) (5,7227 g, 1,5 mmol) a un matraz de fondo redondo de 50 ml seco y se purgo con argon durante 15 minutos. Entonces se anadio metacrilato de 2-isocianatoetilo (EIM, 99%, Aldrich) (0,43 ml, 3,0 mmol) por medio de una jeringa junto con 1,1,2- triclorotrifluoroetano (Freon 113 99%, Aldrich) (2 ml) y diacetato de dibutilestano (DBTDA, 99%, Aldrich) (50 ml). Se sumergio la disolucion en un bano de aceite y se permitio que se agitara a 50°C durante 24 h. Entonces se hizo pasar la disolucion a traves de una columna cromatografica (alumina, Freon 113, 2 x 5 cm). La evaporacion del disolvente produjo un aceite transparente, incoloro, viscoso, que se purifico adicionalmente mediante paso a traves de un filtro de polietersulfona de 0,22 mm.
En un procedimiento de curado representativo para PFPE DMA, se anadio el 1% en peso de 2,2-dimetoxi-2- fenilacetofenona (DMPA, 99% Aldrich), (0,05 g, 2,0 mmol) a PFPE DMA (5 g, 1,2 mmol) junto con 2 ml de Freon 113 hasta que se formo una disolucion transparente. Tras la eliminacion del disolvente, se hizo pasar el aceite viscoso turbio a traves de un filtro de polietersulfona de 0,22 mm para eliminar cualquier DMPA que no se disperso en el PFPE DMA. Entonces se irradio el PFPE DMA filtrado con una fuente de UV (Electro-Lite Corporation, Danbury, Connecticut, Estados Unidos de America, camara de curado por UV modelo n.° 81432-ELC-500, l = 365 nm) mientras estaba bajo una purga de nitrogeno durante 10 min. Esto dio como resultado un material transparente, ligeramente amarillo gomoso.
Ejemplo 2
Fabricacion representativa de un dispositivo de PFPE DMA
En algunas realizaciones, se fabrico un dispositivo de PFPE DMA, tal como una estampadora, segun el metodo descrito por Rolland, J. P., et al., J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 2322-2323. En resumen, el PFPE DMA que contenla un fotoiniciador, tal como DMPA, se recubrio por centrifugacion (800 rpm) hasta un grosor de 20 mm sobre una oblea de Si que contenla el patron fotorresistente deseado. Entonces se coloco esta oblea recubierta en la camara de curado por UV y se irradio durante 6 segundos. Por separado, se produjo una capa gruesa (aproximadamente de 5 mm) del material vertiendo el PFPE DMA que contenla fotoiniciador en un molde que rodeaba la oblea de Si que contenia el patron fotorresistente deseado. Se irradio esta oblea con luz UV durante un minuto. Tras esto, se retiro la capa gruesa. Entonces se coloco la capa gruesa sobre la parte superior de la capa fina de manera que los patrones en las dos capas se alineaban de manera precisa, y entonces se irradio todo el dispositivo durante 10 minutos. Una vez completo, se desprendio todo el dispositivo de la oblea de Si con ambas capas adheridas entre si.
Ejemplo 3
Fabricacion de particulas aisladas usando litografia de impresion no humectante
3.1 Fabricacion de particulas de PEG trapezoidales de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA liquido en el area
deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con 5 disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de diacrilato de PEG sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz 10 UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 14).
3.2 Fabricacion de partlculas de PEG conicas de 500 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que 15 contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones conicas de 500 nm (vease la figura 12). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil 20 cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de diacrilato de PEG sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se 25 aplica una pequena presion para expulsar el diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 15).
3.3 Fabricacion de partlculas de PEG con conformacion de flecha de 3 mm
30 Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones de flecha de 3 mm (vease la figura 11). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se 35 combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de diacrilato de PEG sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de 40 PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 16).
45 3.4 Fabricacion de partlculas de PEG rectangulares de 200 nm x 750 nm x 250 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones rectangulares de 200 nm x 750 nm x 250 nm. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de 50 nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. 55 Tras esto, se colocan entonces 50 ml de diacrilato de PEG sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas tras la
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separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 17).
3.5 Fabricacion de particulas de triacrilato de trimetilpropano (TMPTA) trapezoidales de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina TMPTA con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de TMPTA sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el TMPTA en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las particulas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 18).
3.6 Fabricacion de particulas de triacrilato de trimetilpropano (TMPTA) conicas de 500 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones conicas de 500 nm (vease la figura 12). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina TMPTA con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de TMPTA sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el TMPTA en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las particulas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 19). Ademas, la figura 20 muestra una micrografla electronica de barrido de particulas conicas aisladas de 500 nm de TMPTA, que se han impreso usando una realizacion del metodo de litografla de impresion no humectante descrito en el presente documento y recogido mecanicamente usando una rasqueta. La capacidad de recoger particulas de tal modo ofrece pruebas concluyentes de la ausencia de una “capa de escoria”.
3.7 Fabricacion de particulas de TMPTA con conformacion de flecha de 3 mm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones de flecha de 3 mm (vease la figura 11). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina TMPTA con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de TMPTA sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el TMPTA en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las particulas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM).
3.8 Fabricacion de particulas de poli(acido lactico) (PLA) trapezoidales de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (1= 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de
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nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se calienta un gramo de (3S)-c/s-3,6-dimetil-1,4-dioxano-2,5-diona (LA) por encima de su temperatura de fusion (92°C) hasta 110°C y se anaden aproximadamente 20 ml de catalizador/iniciador de octoato de estano al monomero llquido. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con
tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de LA fundido que contiene catalizador sobre la oblea de silicio tratada precalentada hasta 110°C y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el monomero en exceso. Entonces se coloca todo el aparato en un horno a 110°C durante 15 horas. Se observan las partlculas tras enfriar hasta temperatura ambiente y la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (sEm) (vease la figura 21). Ademas, la figura 22 es una micrografla electronica de barrido de partlculas trapezoidales aisladas de 200 nm de poli(acido lactico) (PLA), que se han impreso usando una realizacion de el metodo de litografla de impresion no humectante descrito en el presente documento y recogido mecanicamente usando una rasqueta. La capacidad de recoger partlculas de tal modo ofrece pruebas concluyentes de la ausencia de una “capa de escoria”.
3.9 Fabrication de partlculas de (PLA) con conformation de flecha de 3 mm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones de flecha de 3 mm (vease la figura 11). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se calienta un gramo de (3S)-c/s-3,6-dimetil-1,4-dioxano-2,5-diona (LA) por encima de su temperatura de fusion (92°C) hasta 110°C y se anaden ~20 ml de catalizador/iniciador de octoato de estano al monomero llquido. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H- perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de LA fundido que contiene catalizador sobre la oblea de silicio tratada precalentada hasta 110°C y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el monomero en exceso. Entonces se coloca todo el aparato en un horno a 110°C durante 15 horas. Se observan las partlculas tras enfriar hasta temperatura ambiente y la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 23).
3.10 Fabricacion de partlculas de (PLA) con conformacion conica de 500 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones conicas de 500 nm (vease la figura 12). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se calienta un gramo de (3S)-c/s-3,6-dimetil-1,4-dioxano-2,5-diona (LA) por encima de su temperatura de fusion (92°C) hasta 110°C y se anaden ~20 ml de catalizador/iniciador de octoato de estano al monomero llquido. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H- perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de LA fundido que contiene catalizador sobre la oblea de silicio tratada precalentada hasta 110°C y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el monomero en exceso. Entonces se coloca todo el aparato en un horno a 110°C durante 15 horas. Se observan las partlculas tras enfriar hasta temperatura ambiente y la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 24).
3.11 Fabricacion de partlculas de poli(pirrol) (Ppy) trapezoidales de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-
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perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Por separado, se anaden 50 ml de una disolucion de tetrahidrofurano:pirrol 1:1 v:v a 50 ml de acido perclorico al 70% (ac.). Se forma una disolucion transparente, homogenea, marron y se desarrolla dando polipirrol negro, solido en 15 minutos. Se coloca una gota de esta disolucion transparente, marron (antes de completar la polimerizacion) sobre una oblea de silicio tratada y dentro de un aparato de estampacion y se aplica una presion para eliminar la disolucion en exceso. Entonces se coloca el aparato en un horno de vaclo durante 15 h para eliminar el THF y el agua. Se observan las partlculas usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 25) tras la liberacion del vaclo y la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada.
3.12 Fabricacion de particulas de (Ppy) con conformacion de flecha de 3 mm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones de flecha de 3 mm (vease la figura 11). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H- perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Por separado, se anaden 50 ml de una disolucion de tetrahidrofurano:pirrol 1:1 v:v a 50 ml de acido perclorico al 70% (ac.). Se forma una disolucion transparente, homogenea, marron y se desarrolla dando polipirrol negro, solido en 15 minutos. Se coloca una gota de esta disolucion transparente, marron (antes de completar la polimerizacion) sobre una oblea de silicio tratada y dentro de un aparato de estampacion y se aplica una presion para eliminar la disolucion en exceso. Entonces se coloca el aparato en un horno de vaclo durante 15 h para eliminar el THF y el agua. Se observan las partlculas usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 26) tras la liberacion del vaclo y la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada.
3.13 Fabricacion de particulas de (Ppy) conicas de 500 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones conicas de 500 nm (vease la figura 12). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H- perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Por separado, se anaden 50 ml de una disolucion de tetrahidrofurano:pirrol 1:1 v:v a 50 ml de acido perclorico al 70% (ac.). Se forma una disolucion transparente, homogenea, marron y se desarrolla dando polipirrol negro, solido en 15 minutos. Se coloca una gota de esta disolucion transparente, marron (antes de completar la polimerizacion) sobre una oblea de silicio tratada y dentro de un aparato de estampacion y se aplica una presion para eliminar la disolucion en exceso. Entonces se coloca el aparato en un horno de vaclo durante 15 h para eliminar el THF y el agua. Se observan las partlculas usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 27) tras la liberacion del vaclo y la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada.
3.14 Encapsulation de ADN etiquetado fluorescentemente dentro de particulas de PEG trapezoidales de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se anaden 20 ml de agua y 20 ml de monomero de diacrilato de PEG a 8 nanomoles de oligonucleotido de ADN de 24 pb que se ha etiquetado con un tinte fluorescente, CY-3. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de diacrilato de PEG sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar la disolucion de diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla de fluorescencia confocal (vease la figura 28). Ademas, la figura 28A muestra una micrografla confocal fluorescente de nanopartlculas de PEG trapezoidales de 200 nm que
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contienen hebras de ADN de 24 meros que estan etiquetadas con CY-3. La figura 28B es una micrografla optica de las partlcuias trapezoidales aisladas de 200 nm de diacrilato de PEG que contienen ADN etiquetado fluorescentemente. La figura 28C es la superposicion de las imagenes proporcionadas en las figuras 28A y 28b, que muestra que cada partlcula contiene ADN.
3.15 Encapsulacion de nanoparticulas de magnetita dentro de particulas de PEG conicas de 500 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones conicas de 500 nm (vease la figura 12). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H- perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Por separado, se sintetizaron nanoparticulas de magnetita con extremos ocupados por citrato mediante reaccion de cloruro ferrico (40 ml de una disolucion acuosa 1 M) y cloruro ferroso (10 ml de una disolucion acuosa de acido clorhldrico 2 M) que se anade a amoniaco (500 ml de una disolucion acuosa 0,7 M). Se recoge el precipitado resultante mediante centrifugacion y luego se agita en acido perclorico 2 M. Se recogen los solidos finales mediante centrifugacion. Se suspenden 0,290 g de estas nanoparticulas estabilizadas con perclorato en 50 ml de agua y se calientan hasta 90°C mientras se agita. A continuacion, se anaden 0,106 g de citrato de sodio. Se agita la disolucion a 90°C durante 30 min para producir una disolucion acuosa de nanoparticulas de oxido de hierro estabilizadas con citrato. Se anaden 50 ml de esta disolucion a 50 ml de una disolucion de diacrilato de PEG en un microtubo. Se agita con vortex este microtubo durante diez segundos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de esta disolucion de diacrilato de PEG/partlculas sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar la disolucion de diacrilato de PEG/partlculas en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las particulas de diacrilato de PEG que contienen nanoparticulas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla optica.
3.16 Fabricacion de particulas aisladas sobre superficies de vidrio usando “estampacion doble”
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se genera una superficie plana, no humectante mediante fotocurado de una pellcula de PFPE-DMA sobre un portaobjetos de vidrio, segun el procedimiento explicado resumidamente para generar un molde de PFPE-DMA con patron. Se prensan 5 ml de la disolucion de diacrilato de PE /fotoiniciador entre el molde de PFPE-DMA y la superficie de PFPE-DMA plana, y se aplica presion para expulsar el monomero de diacrilato de PEG en exceso. Entonces se retira el molde de pFpE-DMa de la superficie de PFPE-DMA plana y se prensa contra un portaobjetos de vidrio de microscopio limpio y se somete a fotocurado usando radiacion UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las particulas tras enfriar hasta temperatura ambiente y la separacion del molde de PFPE y el portaobjetos de vidrio de microscopio, usando microscopla electronica de barrido (SEM) (vease la figura 29).
Ejemplo 3.17. Encapsulacion de virus en nanoparticulas de diacrilato de PEG.
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se anaden suspensiones de adenovirus o virus adenoasociado no marcados o marcados fluorescentemente a esta disolucion de monomero de diacrilato de PEG y se mezclan concienzudamente. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de diacrilato de PEG/virus sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena
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presion para expulsar la disolucion de diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas que contienen virus tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de transmision o, en el caso de virus marcados fluorescentemente, microscopla de fluorescencia confocal.
Ejemplo 3.18. Encapsulacion de protefnas en nanopartfculas de diacrilato de PEG.
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona. Se anaden disoluciones de protelna no marcada o marcada fluorescentemente a esta disolucion de monomero de diacrilato de PEG y se mezclan concienzudamente. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de diacrilato de PEG/virus sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar la disolucion de diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas que contienen protelna tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando metodos de ensayo tradicionales o, en el caso de protelnas marcadas fluorescentemente, microscopla de fluorescencia confocal.
Ejemplo 3.19. Fabricacion de partlculas de titania de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se disuelve 1 g de Pluronic P123 en 12 g de etanol absoluto. Se anadio esta disolucion a una disolucion de 2,7 ml de acido clorhldrico concentrado y 3,88 ml de etoxido de titanio (IV). Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de sol-gel sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el precursor de sol-gel en exceso. Entonces se aparta todo el aparato hasta que el precursor de sol-gel ha solidificado. Se observan las partlculas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM).
Ejemplo 3.20. Fabricacion de partlculas de sllice de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se disuelven 2 g de Pluronic P123 en 30 g de agua y se anaden 120 g de HCl 2 M mientras se agita a 35°C. A esta disolucion, se le anaden 8,50 g de TEOS con agitacion a 35°C durante 20 h. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de sol-gel sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el precursor de sol-gel en exceso. Entonces se aparta todo el aparato hasta que el precursor de sol-gel ha solidificado. Se observan las partlculas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM).
Ejemplo 3.21. Fabricacion de partlculas de titania dopadas con europio de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que
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contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se disuelven 1 g de Pluronic P123 y 0,51 g de EuCb • 6 H2O en 12 g de etanol absoluto. Se anade esta disolucion a una disolucion de 2,7 ml de acido clorhldrico concentrado y 3,88 ml de etoxido de titanio (IV). Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposition de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de sol-gel sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el precursor de sol-gel en exceso. Entonces se aparta todo el aparato hasta que el precursor de sol-gel ha solidificado. Se observan las partlculas tras la separation del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM).
Ejemplo 3.22. Encapsulacion de nanopartfculas de CdSe dentro de partfculas de PEG de 200 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H- perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Por separado, se disuelven 0,5 g de citrato de sodio y 2 ml de perclorato de cadmio 0,04 M en 45 ml de agua, y se ajusta el pH al de la disolucion a 9 con NaOH 0,1 M. Se burbujea la disolucion con nitrogeno durante 15 minutos. Se anaden 2 ml de N,N-dimetilselenourea 1 M a la disolucion y se calienta en un horno microondas durante 60 segundos. Se anaden 50 ml de esta disolucion a 50 ml de una disolucion de diacrilato de PEG en un microtubo. Se agita con vortex este microtubo durante diez segundos. Se colocan 50 ml de esta disolucion de diacrilato de PEG/parflculas de CdSe sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar la disolucion de diacrilato de PEG en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan las partlculas de diacrilato de PEG con nanopartlculas de CdSe encapsuladas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando TEM o microscopla de fluorescencia.
Ejemplo 3.23. Replicacion sintetica de partlculas de adenovirus usando litograffa de impresion no humectante
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabrication de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando partlculas de adenovirus sobre una oblea de silicio. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. Por separado, se combina TMPTA con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de TMPTA sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el TMPTA en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan replicas de virus sinteticas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) o microscopla electronica de transmision (TEM).
Ejemplo 3.24. Replicacion sintetica de protefna hemoglobina de lombriz usando litograffa de impresion no humectante
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando protelna de hemoglobina de lombriz sobre una oblea de silicio. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de
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nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. Por separado, se combina TMPTA con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de TMPTA sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar el TMPTA en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observan replicas de protelna sinteticas tras la separacion del molde de PFPE y la oblea de silicio tratada usando microscopla electronica de barrido (SEM) o microscopla electronica de transmision (TEM).
Ejemplo 4. Ingenierfa combinatoria de productos terapeuticos de nanopartfculas de 100 nm
Se genera un molde de perfluoropolieter (PFPE) con patron vertiendo un dimetacrilato de PFPE (PFPE-DMA) que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre un sustrato de silicio con patron con conformaciones cubicas de 100 nm. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original de silicio. Por separado, se combina un diacrilato de poli(etilenglicol) (PEG) (n=9) con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se anaden otros agentes terapeuticos (es decir, farmacos de molecula pequena, protelnas, polisacaridos, ADN, etc.), agentes de direccionamiento tisular (ligandos y peptidos de penetracion en la celula, hormonas, anticuerpos, etc.), agentes terapeuticos de liberacion/transfeccion (otras formulaciones de monomero de liberacion controlada, llpidos cationicos, etc.) y agentes de potenciacion de la miscibilidad (codisolventes, monomeros cargados, etc.) a la disolucion de precursor de pollmero disolucion de una manera combinatoria. Se generan superficies planas, uniformes, no humectantes tratando una oblea de silicio limpiada con disolucion “pirana” (disolucion (ac.) de acido sulfurico concentrado:peroxido de hidrogeno al 30% 1:1) con tricloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctil)silano por medio de deposicion de vapor en un desecador durante 20 minutos. Tras esto, se colocan entonces 50 ml de la disolucion de precursor de partlculas generadas de manera combinatoria sobre la oblea de silicio tratada y se coloca el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloca el sustrato en un aparato de moldeo y se aplica una pequena presion para expulsar la disolucion en exceso. Entonces se somete todo el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se separa entonces el molde de PFPE- DMA de la oblea tratada, y se recogen las partlculas y se establece la eficacia terapeutica de cada nanopartlcula generada de manera combinatoria. Repitiendo esta metodologla con diferentes formulaciones de partlculas, pueden examinarse rapidamente muchas combinaciones de agentes terapeuticos, agentes de direccionamiento tisular, agentes de liberacion y otros compuestos importantes para determinar la combinacion optima para una aplicacion terapeutica deseada.
Ejemplo 5
Moldeo de plantillas creadas por ingenieria y naturales
5.1. Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada usando litografia de haz de electrones
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) usando litografia de haz de electrones mediante recubrimiento por centrifugacion de una bicapa resistente de PMMA de PM de 200.000 y PMMA de PM de 900.000 sobre una oblea de silicio con oxido termico de 500 nm, y exponiendo esta capa resistente a un haz de electrones que se traduce en un patron preprogramado. Se desarrolla la capa resistente en disolucion de isopropanol:metil isobutil cetona 3:1 para eliminar las regiones expuestas de la capa resistente. Se forma un patron de metal correspondiente sobre la superficie de oxido de silicio evaporando 5 nm de Cr y 15 nm de Au sobre la superficie cubierta con la capa resistente y levantando la pelicula de PMMA/Cr/Au residual en acetona a reflujo. Se transfiere este patron a la superficie de oxido de silicio subyacente mediante ataque quimico de ion reactivo con plasma de CF4/O2 y eliminacion de la pelicula de Cr/Au en agua regia. (figuras 30 y 31). Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1- hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. Este molde puede usarse para la fabricacion de partlculas usando litografia de impresion no humectante tal como se especifica en los ejemplos de fabricacion de partlculas 3.3 y 3.4.
5.2 Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada usando fotolitografia.
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA)
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usando fotolitografla mediante recubrimiento por centrifugacion de una pellcula de capa de fotorresistente de SU-8 sobre una oblea de silicio. Se hornea esta capa resistente sobre una placa caliente a 95°C y se expone a traves de una fotomascara con patron previo. Se hornea la oblea de nuevo a 95°C y se desarrolla usando una disolucion de desarrollo comercial para eliminar la capa resistente de SU-8 no expuesta. Se cura completamente la superficie con patron resultante a 175°C. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE- DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE- DMA completamente curado del original, y pueden obtenerse imagenes mediante microscopla optica para revelar el molde de PFPE-DMA con patron (vease la figura 32).
5.3 Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada a partir de particulas de virus del mosaico del tabaco dispersadas
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando particulas de virus del mosaico del tabaco (TMV) sobre una oblea de silicio (figura 33a). Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE- DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. La morfologla del molde puede confirmarse entonces usando microscopla de fuerza atomica (figura 33b).
5.4. Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada a partir de micelas de copolimero de bloque
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando micelas de copolimero de bloque de poliestireno-poliisopreno sobre una superficie de mica recien escindida. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE- DMA completamente curado del original. La morfologia del molde puede confirmarse entonces usando microscopla de fuerza atomica (vease la figura 34).
5.5 Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada a partir de polimeros de cepillo.
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando polimeros de poli(acrilato de butilo) sobre una superficie de mica recien escindida. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. La morfologla del molde puede confirmarse entonces usando microscopla de fuerza atomica (figura 35).
Ejemplo 5.6. Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada a partir de protema hemoglobina de lombriz.
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando proteinas hemoglobina de lombriz sobre una superficie de mica recien escindida. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA liquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. La morfologia del molde puede confirmarse entonces usando microscopla de fuerza atomica.
Ejemplo 5.7. Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada a partir de nanoestructuras de ADN con patron.
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando nanoestructuras de ADN sobre una superficie de mica recien escindida. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1-hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA liquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (l = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de
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nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. La morfologla del molde puede confirmarse entonces usando microscopla de fuerza atomica.
Ejemplo 5.8. Fabricacion de un molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) a partir de una plantilla generada a partir de nanotubos de carbono
Se genera una plantilla, u “original”, para la fabricacion de molde de dimetacrilato de perfluoropolieter (PFPE-DMA) dispersando o haciendo crecer nanotubos de carbono sobre una oblea de oxido de silicio. Este original puede usarse para formar una plantilla de molde con patron vertiendo PFPE-DMA que contiene 1 -hidroxiciclohexil fenil cetona sobre el area con patron del original. Se usa un molde de poli(dimetilsiloxano) para confinar el PFPE-DMA llquido en el area deseada. Entonces se somete el aparato a luz UV (1 = 365 nm) durante 10 minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Entonces se libera el molde de PFPE-DMA completamente curado del original. La morfologla del molde puede confirmarse entonces usando microscopla de fuerza atomica.
Ejemplo 6
Metodo de fabricacion de nanoestructuras monodispersas que tienen una pluralidad de conformaciones y tamanos
En algunas realizaciones, la materia dada a conocer en el presente documento describe una tecnica litografica blanda “descendente” novedosa; litografla de impresion no humectante (NoWIL) que permite que se generen nanoestructuras completamente aisladas aprovechando la baja energla de superficie y la resistencia al hinchamiento inherentes de materiales a base de PFPE curados.
La materia descrita en el presente documento proporciona una tecnica litografica blanda “descendente” novedosa; litografla de impresion no humectante (NoWIL) que permite que se generen nanoestructuras completamente aisladas aprovechando la baja energla de superficie y resistencia al hinchamiento inherentes de materiales a base de PFPE curados. Sin querer restringirse a ninguna teorla particular, un aspecto clave de NoWIL es que tanto el molde elastomerico como la superficie por debajo de la gota de monomero o resina no son humectantes para esta gotita. Si la gotita humedece esta superficie, estara presente inevitablemente una capa de escoria fina incluso si se ejercen altas presiones sobre el molde. Cuando el molde elastomerico y la superficie no son humectantes (es decir un molde de PFPE y la superficie fluorada), el llquido queda confinado solo a las caracterlsticas del molde y la capa de escoria se elimina ya que se forma un sello entre el molde elastomerico y la superficie bajo una ligera presion. Por tanto, la materia dada a conocer en el presente documento proporciona por primera vez un metodo litografico blando sencillo, general para producir nanopartlculas de casi cualquier tamano de material, y conformacion, que estan limitados solo por el original originario usado para generar el molde.
Usando NoWIL, se generaron nanopartlculas compuestas por 3 pollmeros diferentes a partir de una variedad de originales de silicio creados por ingenierla. Los patrones representativos incluyen, pero no se limitan a, flechas de 3 pm (vease la figura 11), conformaciones conicas que tienen 500 nm en la base y convergen hasta <50 nm en la punta (vease la figura 12), y estructuras trapezoidales de 200 nm (vease la figura 13). La prueba definitiva de que todas las partlculas estaban de hecho “libres de escoria” se demostro por la capacidad de recoger mecanicamente estas partlculas simplemente empujando una rasqueta a lo largo de la superficie. Veanse las figuras 20 y 22.
El polietilenglicol (PEG) es un material de interes para aplicaciones de suministro de farmacos porque esta facilmente disponible, no es toxico y es biocompatible. El uso de nanopartlculas de PEG generadas mediante microemulsiones inversas que van a usarse como vectores de suministro genico se ha notificado previamente. K. McAllister et al., Journal of the American Chemical Society 124, 15198-15207 (25 de diciembre de 2002). En la materia dada a conocer en el presente documento, se realizo NoWIL usando un diacrilato de PEG comercialmente disponible y combinandolo con el 1% en peso de un fotoiniciador, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona. Se generaron moldes de PFPE a partir de una variedad de sustratos de silicio con patron usando un oligomero de PFPE funcionalizado con dimetacrilato (PFPE DMA) tal como se describio previamente. Vease J. P. Rolland, E. C. Hagberg, G. M. Denison, K. R. Carter, J. M. DeSimone, Angewandte Chemie-edicion internacional 43, 5796-5799 (2004). Se generaron superficies planas, uniformes, no humectantes usando una oblea de silicio tratada con un fluoroalquiltriclorosilano o arrastrando una rasqueta por una pequena gota de PFPE-DMA sobre un sustrato de vidrio y sometiendo a fotocurado. Entonces se coloco una pequena gota de diacrilato de PEG sobre la superficie no humectante y se coloco el molde de PFPE con patron sobre la parte superior de la misma. Entonces se coloco el sustrato en un aparato de moldeo y se aplico una pequena presion para expulsar el diacrilato de PEG en exceso. Entonces se sometio todo el aparato a luz UV (1= 365 nm) durante diez minutos mientras esta bajo una purga de nitrogeno. Se observaron las partlculas tras la separation del molde de PFPE y el sustrato no humectante, plano usando microscopla optica, microscopla electronica de barrido (SEM) y microscopla de fuerza atomica (AFM).
El poli(acido lactico) (PLA) y derivados del mismo, tales como poli(lactida-co-glicolida) (PLGA), han tenido un impacto considerable sobre las comunidades de dispositivos medicos y suministro de farmacos porque es biodegradable. Veanse K. E. Uhrich, S. M. Cannizzaro, R. S. Langer, K. M. Shakesheff, Chemical Reviews 99, 3181-
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3198 (noviembre de 1999); A. C. Albertsson, I. K. Varma, Biomacromolecules 4, 1466-1486 (noviembre-diciembre de 2003). Como con los sistemas a base de PEG, se ha progresado hacia la fabrication de partlculas de PLGA a traves de diversas tecnicas de dispersion que dan como resultado distribuciones de tamano y se limitan estrictamente a conformaciones esfericas. Vease C. Cui, S. P. Schwendeman, Langmuir 34, 8426 (2001).
La materia dada a conocer en el presente documento demuestra el uso de NoWIL para generar partlculas de PLA diferenciadas con control total sobre la distribution de tamano y conformation. Por ejemplo, en una realization, se calento un gramo de (3S)-cis-3,6-dimetil-1,4-dioxano-2,5-diona por encima de su temperatura de fusion hasta 110°C y se anadieron ~20 ml de catalizador/iniciador de octoato de estano al monomero llquido. Entonces se coloco una gota de la disolucion de monomero de PLA en un aparato de moldeo precalentado que contenla un molde y sustrato plano no humectante. Se aplico una pequena presion tal como se describio previamente para expulsar el monomero de PLA en exceso. Se permitio que el aparato se calentara a 110°C durante 15 h hasta que se completo la polimerizacion. El molde de PFPE-DMA y el sustrato no humectante, plano se separaron entonces para revelar las partlculas de PLA.
Para demostrar adicionalmente la versatilidad de NoWIL, se generaron partlculas compuestas por un polipirrol (PPy) de pollmero conductor. Se han formado partlculas de PPy usando metodos de dispersion, veanse M. R. Simmons, P. A. Chaloner, S. P. Armes, Langmuir 11, 4222 (1995), as! como tecnicas de “cera perdida”, vease P. Jiang, J. F. Bertone, V. L. Colvin, Science 291, 453 (2001).
La materia dada a conocer en el presente documento demuestra por primera vez el control completo sobre la distribucion de tamano y conformacion de partlculas de PPy. Se sabe que el pirrol se polimeriza instantaneamente cuando se pone en contacto con oxidantes tales como acido perclorico. Dravid et al. han mostrado que esta polimerizacion puede retardarse mediante la adicion de tetrahidrofurano (THF) al pirrol. Vease M. Su, M. Aslam, L. Fu, N. Q. Wu, V. P. Dravid, Applied Physics Letters 84, 4200-4202 (24 de mayo de 2004).
La materia dada a conocer en el presente documento se aprovecha de esta propiedad en la formation de partlculas de PPy mediante NoWIL. Por ejemplo, se anadieron 50 ml de una disolucion de THF:pirrol 1:1 v/v a 50 ml de acido perclorico al 70%. Se puso una gota de esta disolucion transparente, marron (antes de la polimerizacion completa) en el aparato de moldeo y se aplico presion para eliminar la disolucion en exceso. Entonces se coloco el aparato en el horno de vaclo durante la noche para eliminar el THF y el agua. Se fabricaron partlculas de PPy con buena fidelidad usando los mismos originales tal como se describio anteriormente.
De manera importante, las propiedades de los materiales y los mecanismos de polimerizacion de PLA, PEG y PPy son completamente diferentes. Por ejemplo, mientras que PLA es un pollmero semicristalino, de alto modulo formado usando una polimerizacion por apertura de anillo catalizada por metal a alta temperatura, PEG es un solido ceroso, maleable que experimenta fotocurado por radicales libres, y PPy es un pollmero conductor polimerizado usando oxidantes fuertes. El hecho de que NoWIL pueda usarse para fabricar partlculas a partir de estas diversas clases de materiales polimericos que requieren condiciones de reaction muy diferentes pone de relieve su generalidad e importancia.
Ademas de su capacidad para controlar de manera precisa el tamano y la conformacion de las partlculas, NoWIL ofrece tremendas oportunidades para la facil encapsulation de agentes dentro de nanopartlculas. Tal como se describe en el ejemplo 3-14, puede usarse NoWIL para encapsular una hebra de ADN de 24 meros etiquetada con CY-3 dentro de las partlculas de PEG trapezoidales de 200 nm descritas anteriormente. Esto se logro simplemente anadiendo el ADN a la disolucion de monomeros/agua y moldeandola tal como se describio. Pudo confirmarse la encapsulacion observando las partlculas usando microscopla de fluorescencia confocal (vease la figura 28). El enfoque descrito en el presente documento ofrece una ventaja distinta con respecto a los metodos de encapsulacion ya que no se requieren tensioactivos, agentes de condensation, y similares. Ademas, la fabricacion de partlculas de 200 nm monodispersas que contienen ADN representa una etapa de avance hacia virus artificiales. Por consiguiente, un huesped de agentes biologicamente importantes, tales como fragmentos genicos, productos farmaceuticos, oligonucleotidos y virus, puede encapsularse mediante este metodo.
El metodo tambien es propenso a agentes no orientados biologicamente, tales como nanopartlculas de metal, cristales o catalizadores. Ademas, la simplicidad de este sistema permite un ajuste sencillo de las propiedades de las partlculas, tales como densidad de reticulation, carga y composition mediante la adicion de otros comonomeros, y la generation combinatoria de formulaciones de partlculas que pueden adaptarse para aplicaciones especlficas.
Por consiguiente, NoWIL es un metodo altamente versatil para la production de nanoestructuras diferenciadas, aisladas de casi cualquier tamano y conformacion. Las conformaciones presentadas en el presente documento eran conformaciones no arbitrarias creadas por ingenierla. Puede usarse NoWIL facilmente para moldear y replicar conformaciones no creadas por ingenierla que se encuentran en la naturaleza, tales como virus, cristales, protelnas, y similares. Ademas, la tecnica puede generar partlculas a partir de una amplia variedad de materiales organicos e inorganicos que contienen casi cualquier cargamento. Simplificando, el metodo es elegante porque no implica
condiciones de reaccion o tensioactivos complejos para generar nanopartlcuias. Finalmente, el procedimiento puede amplificarse hasta una escala usando la tecnologla de rodillos de litografla blanda existente, vease Y. N. Xia, D. Qin, G. M. Whitesides, Advanced Materials 8, 1015-1017 (diciembre de 1996), o metodos de serigrafla.
Ejemplo 7
5 Sintesis de perfluoropolieteres funcionales
Ejemplo 7.1. Sintesis de Krytox® (DuPont, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de America), diol que va a usarse como PFPE funcional
imagen19
Ejemplo 7.2. Sintesis de Krytox® (DuPont, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de America), diol que va a 10 usarse como PFPE funcional
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOCH3
f2c^=cf
foccf2cooch3
o o
F-------C-----CF2-----C-------O-------CH3
cf2 cf2
c^=o o
ch3
cf2
FC------CF3
o
Ejemplo 7.3. Sfntesis de Krytox® (DuPont, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de America), diol que va a usarse como PFPE funcional
imagen20
5 Ejemplo 7.4. Ejemplo de Krytox® DuPont, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de America), diol que va a usarse como PFPE funcional
imagen21
imagen22
Ejemplo 7.5. Sfntesis de un precursor de PFPE de multiples brazos
en el que X incluye, pero no se limita a un isocianato, un cloruro de acido, un epoxi y un halogeno; R incluye, pero no 5 se limita a un acrilato, un metacrilato, un estireno, un epoxi y una amina; y el circulo representa cualquier molecula funcional, tal como un compuesto dclico. PFPE puede ser cualquier material de perfluoropolieter tal como se describe en el presente documento, incluyendo, pero sin limitarse a un material de perfluoropolieter que comprende una estructura principal tal como sigue:
imagen23
imagen24
imagen25
Ejemplo 7.6. Sfntesis de un precursor de PFPE hiperramificado
NCO
OCN
NCO
= Cadena de PFPE
Precursor de PFPE hiperramificado
Red de PFPE hiperramificada reticulada
5 en el que PFPE puede ser cualquier material de perfluoropolieter tal como se describe en el presente documento, incluyendo, pero sin limitarse a un material de perfluoropolieter que comprende una estructura principal tal como sigue:
imagen26

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Metodo para fabricar partlcuias de tamano micro o nanometrico monodispersas, que comprende:
    introducir un material en una plantiMa con patron en ei que ia piantiiia con patron define una piuraiidad de rebajes en ia misma, cada rebaje de ia piuraiidad de rebajes comprende una conformacion creada por ingenierla tridimensionai 5 sustanciaimente equivaiente, y ia piantiiia con patron no es humectante y comprende un materiai eiastomerico resistente ai disoivente, que tiene una energla de superficie de menos de 18 mN/m;
    tratar ei materiai mientras ei materiai esta en contacto con ios rebajes de ia piantiiia con patron para formar una piuraiidad de estructuras creadas por ingenierla sustanciaimente equivaientes, en ei que dichas estructuras son partlcuias de tamano micro o nanometrico, en ei que ias partlcuias estan esenciaimente iibres de una capa de 10 escoria; y
    retirar ias partlcuias de ios rebajes de ia piantiiia con patron para proporcionar una piuraiidad de partlcuias de tamano micro o nanometrico monodispersas aisiadas que estan esenciaimente iibres de una capa de escoria.
  2. 2. Metodo segun ia reivindicacion 1, en ei que ei materiai eiastomerico es un fiuoropoilmero.
  3. 3. Metodo segun ia reivindicacion 1, en ei que ei materiai eiastomerico es perfiuoropoiieter.
    15 4. Metodo segun ia reivindicacion 1, en ei que ia energla de superficie dei materiai eiastomerico es menor de
    15 mN/m.
  4. 5. Metodo segun ia reivindicacion 1, en ei que ia energla de superficie dei materiai eiastomerico es menor de 12 mN/m.
  5. 6. Metodo segun ia reivindicacion 1, en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 10
    20 micrometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 3 micrometros, o en ei que ei
    rebaje comprende una dimension mayor de menos de 1 micrometro, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 750 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 500 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 250 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 200 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una 25 dimension mayor de menos de 100 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 90 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 70 nanometros, o en ei que ei rebaje comprende una dimension mayor de menos de 50 nanometros.
  6. 7. Piuraiidad de partlcuias de tamano micro o nanometrico aisiadas monodispersas que estan esenciaimente iibres de una capa de escoria tai como pueden obtenerse mediante ei metodo segun ia reivindicacion 1, en ia que se
    30 incorpora un agente terapeutico en ias partlcuias aisiadas.
  7. 8. Metodo para fabricar una piuraiidad de partlcuias de tamano micro o nanometrico monodispersas que comprende:
    introducir un materiai en un moide, en ei que ei moide comprende un materiai eiastomerico que tiene una energla de superficie de menos de 18 mN/m;
    tratar ei materiai mientras ei materiai esta en contacto con ei moide para formar una piuraiidad de partlcuias en ei 35 que ias partlcuias estan esenciaimente iibres de una capa de escoria; y
    retirar ias partlcuias dei moide para proporcionar una piuraiidad de partlcuias monodispersas independientes.
  8. 9. Metodo segun ia reivindicacion 8, en ei que ei materiai eiastomerico comprende un materiai de fiuoroeiastomero.
  9. 10. Metodo segun ia reivindicacion 9, en ei que ei materiai de fiuoroeiastomero comprende perfiuoropoiieter.
  10. 11. Metodo segun ia reivindicacion 8, en ei que ei materiai eiastomerico tiene una energla de superficie de menos 40 de 15 mN/m.
  11. 12. Metodo segun ia reivindicacion 8, en ei que ei materiai eiastomerico tiene una energla de superficie de menos de 12 mN/m.
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