BRPI0715903A2 - compàsito polimÉrico separado por fase, mÉtodo para produzir um compàsito, e, sistema - Google Patents
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Abstract
"COMPàSITO POLIMÉRICO SEPARADO POR FASE, MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMPàSITO, E, SISTEMA". A invenção diz respeito a compósito separado por fase para aplicações microfluidas, desse modo, a polimerização/separação de fase é realizada de uma tal maneira que uma camada superior de uma certa razão para a altura do compósito é atingida a fim de garantir a estabilidade do compósito.
Description
"COMPÓSITO POLIMÉRICO SEPARADO POR FASE, MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMPÓSITO, E, SISTEMA"
A presente invenção é direcionada ao campo de dispositivos para aplicações microfliiídicas, tais como, por exemplo, cromatografia de biomoléculas.
Os dispositivos microfluídicos desempenham um papel importante para aplicações diferentes, como em sensores de diagnóstico molecular. Tipicamente, estes dispositivos contém canais com dimensões menores do que um milímetro. Diversas tecnologias são usadas para a fabricação de tais sistemas de canal. Os substratos estruturados são criados pelas técnicas litográficas em combinação com gravação com água forte e replicação por moldagem ou relevo. Para a criação de sistemas de canal, os substratos estruturados devem ser combinados com uma cobertura a fim de fechar o sistema. A cobertura deve ser ligada ao substrato muito cuidadosamente para atingir a vedação sem perturbar a geometria de canal. Com a diminuição das dimensões de canal, o processo de alinhamento e de ligação torna-se mais difícil, especialmente no caso de ligação auxiliada por cola. As condições de ligação devem ser compatíveis com os biomateriais e tratamentos de superfície particular, que estão presentes no substrato. Os limites de utilidade de processos de ligação, tais como ligação térmica.
Um método de fabricar um tal dispositivo para aplicações microfluídicas é, por exemplo, divulgado na US 2006/006006 Al, que é, desse modo, totalmente incorporado por referência. Este divulga um método para a fabricação de uma camada polimérica em um substrato que compreende as etapas de: a) formar uma camada de um líquido que compreende um precursor polimérico fotopolimerizável entre o substrato e pelo menos um elemento parcialmente transparente; b) expor a camada líquida à luz através de pelo menos um elemento parcialmente transparente, desse modo, polimerização uma ou mais regiões da camada líquida para formar uma camada polimérica e c) remover qualquer região ou regiões não polimerizáveis da camada líquida.
Uma variedade de métodos similares é conhecida na técnica. Entretanto, todos estes processos têm as seguintes desvantagens: - Usualmente, não é possível fabricar um canal "selado", isto é,
um canal que tem uma cobertura, em uma etapa.
- Virtualmente, todos estes métodos envolvem uma polimerização parcial de um monômero, por exemplo, um monômero de (met)acrilato, met(met)acrilato ou epóxido. Os monômeros não polimerizados
devem ser removidos. Entretanto, visto que estes monômeros não reagidos permanecem altamente reativos, o processo não pode ser controlado e ainda existe o risco de que espécies altamente reativas permaneçam dentro da camada polimérica.
- Freqüentemente, a etapa de remover camadas sacrificatórias deve ser vista como não amigável ao ambiente, quando resíduo químico é
produzido.
- Para uma ampla faixa de aplicações, usualmente, densidades de canal apenas muito baixas são obtidas, para canais firmemente selados.
Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um compósito, que é capaz de pelo menos parcialmente superar algumas das desvantagens mencionadas acima é fornecer um uso para as aplicações microfluídicas.
Este objetivo é resolvido por um compósito de acordo com a reivindicação 1 da presente invenção. Consequentemente, um compósito polimérico separado por fase que compreende pelo menos uma região que forma uma estrutura semelhante a canal, desse modo, a dita região compreende pelo menos uma camada superior fornecida com o canal e, desse modo, a espessura t da camada superior (medido no centro do canal) é de > 50 % e < 90 % da altura do compósito (medido no centro do canal). De acordo com a presente invenção, um canal, especialmente significa e/ou inclui uma cavidade, circundada por um substrato inferior, paredes laterais e uma camada superior/de cobertura, em que um fluido biológico pode fluir, visto que o fluido não pode fluir através do substrato, das paredes e da camada superior/de cobertura.
O canal deve ser aberto ou parcial ou completamente enchido com material semelhante a sólido ou gel.
Além disso, o termo "canal" especialmente significa e/ou inclui que o canal compreende uma primeira dimensão curta (a largura do canal) e uma dimensão significantemente mais longa (o comprimento do canal).
Usando-se um tal compósito, para a maioria das aplicações, pelo menos uma das seguintes vantagens pode ser atingida:
- O compósito é fabricado junto com a "camada superior" em uma etapa, desse modo, aumentando a estabilidade e tornando a fabricação
mais fácil.
- Devido à separação de fase, uma porcentagem maior (em algumas aplicações perto de 100 %) do monômero polimerizável pode ser usada.
A fabricação de um compósito separado por fase é conhecida
na técnica, por exemplo, do WO 2005/015295 e WO 02/42832 que são, ambos, incorporados neste por referência.
Entretanto, estes documentos (e documentos relacionados) explicam apenas a fabricação de compartimentos fechados. Este mostrou na prática que as técnicas divulgadas nestes documentos não são aplicáveis para a fabricação de canais e, o compósito, entrará em colapso quando o líquido, que é usado para a separação de fase, é removido ou quando um terceiro líquido que compreende por exemplo, uma amostra biológica, tal como um analito está enchendo o canal. Foi observado que, especialmente, forças capilares que ocorrem em uma interface entre um gás e um líquido puxam o canal junto com forças muito fortes resultando na alteração na geometria do canal ou, eventualmente em colagem, isto é, uma adesão irreversível do revestimento superior ao substrato inferior.
Surpreendentemente, os inventores observaram que um compósito separado por fase que compreende uma região com uma estrutura semelhante a canal podem ser feitos de acordo com a reivindicação 1. Estas estruturas são, para a maioria das aplicações dentro da presente invenção, observadas serem estáveis, mesmo após a remoção do líquido auxiliar que foi usado para a separação de fase e pode, portanto, ser de uso para aplicações microfluídicas
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a espessura t da camada superior (medido no centro do canal) é de > 55 % e < 80 % da altura do compósito (medido no centro do canal), mais preferido > 60 % e < 70 %.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o módulo elástico E da camada superior (após a finalização do processo de separação de fase) é E > 500 MPa (medido em estado seco, especialmente após a remoção do líquido auxiliar). Foi mostrado dentro de uma faixa ampla de aplicação que este ainda ajuda a aumentar a estabilidade da estrutura.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o módulo elástico E da camada superior (após a finalização do processo de separação de fase) é E > 1 GPa, de acordo com uma forma de realização > 5 GPa, de acordo com uma forma de realização > 10 GPa.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a espessura da camada superior (após a finalização do processo de separação de fase) é t > 3 μιη e < 100 μηι. realizando-se isso, o compósito está dentro de uma ampla faixa de aplicações com a presente invenção ainda estabilizada bem como a estrutura semelhante a canal apropriadamente formada. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a espessura da camada superior (após a finalização do processo de separação de fase) é t > 5 μηι e < 70 μηι, de acordo com uma forma de realização >10 μπι e < 50 μπι
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a largura do canal e/ou a largura entre os dois elementos de suporte no canal é de < 300 μπι. Também foi mostrado dentro de uma faixa ampla de aplicação que este ainda ajuda a aumentar a estabilidade da estrutura.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a largura do canal e/ou a largura entre os dois elementos de suporte no canal é de < 200 μπι, de acordo com uma forma de realização <100 μπι, de acordo com uma forma de realização <50 μηι.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a largura da parede do canal (medido perto do substrato, isto é, no lugar, onde a parede é a mais fina) e/ou a largura de um elemento de suporte no canal é de > 2 μπι e < 500 μπι. Isto também foi mostrado dentro de uma faixa de aplicação que ainda ajuda a aumentar a estabilidade da estrutura e a melhorar a vedação mas deixando uma densidade de canal alta.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a largura da parede do canal e/ou a largura de um elemento de suporte no canal é de > 5 μπι e < 100 μπι, de acordo com uma forma de realização >10 μπι e < 50 μηι.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito é fornecido em um substrato com o canal tendo um ângulo de contato α de > Io e < 40°, preferivelmente > 2o e < 30° e mais preferido > 5o e < 20°.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito compreende > 10 canais por mm2, preferivelmente > 20, mais preferivelmente > 50 e mais preferido > 100 per mm2. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a razão da largura média do canal para a largura média das paredes entre os dois canais é de 1:1 e 20:1. Realizando-se isso, um compósito mais compacto pode ser fornecido por uma faixa ampla de aplicações dentro da presente invenção. Preferivelmente, a razão da largura média do canal para a largura média das paredes entre os dois canais é de 2:1 e 10:1, mais preferido 3:1 e 8:1.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito compreende um material poli(met)acrílico
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito compreende um material poli(met)acrílico feito de uma polimerização de pelo menos um monômero (met)acrílico e pelo menos um monômero (met)acrílico poliíuncional.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o monômero (met)acrílico é escolhido do grupo que compreende (met)acrilamida, ácido (met)acrílico, (met)acrilato de hidroxietila, (met)acrilato de etoxietoxietila, met(met)acrilato de hidroxietila, (met)acrilato de isobornila, met(met)acrilato de isobornila ou misturas destes.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o monômero (met)acrílico poliíuncional é um monômero de bis-(met)acril e/ou um tri-(met)acrila e/ou um tetra-(met)acrila e/ou um penta-(met)acrila.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o monômero (met)acrílico poliíuncional é escolhido do grupo que compreende bis(met)acrilamida, di(met)acrilatos de tripropilenoglicol, pentaeritritol tri(met)acrilato polietilenoglicoldi(met)acrilato, bisfenol-A- di(met)acrilato etoxilado ou misturas destes.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a densidade de reticulação no material poli(met)acrílico é de > 0,05 e < 1.
No sentido da presente invenção, o termo "densidade de reticulação" significa ou inclui especialmente a seguinte definição: A densidade de reticulação δχ aqui é definido como
onde X é a fração em mol de monômeros polifuncionais e L a fração em mol dos monômeros formadores da cadeia linear (= não polifuncional). Em um polímero linear δχ = 0, em um sistema totalmente reticulado δχ = 1.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito ainda compreende pelo menos uma região, desse modo, um material nanoporoso e/ou de gel é fornecido em e/ou com a estrutura semelhante a canal.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o material de gel é um hidrogel.
Este material nanoporoso e/ou de gel pode ser aplicado de várias maneiras, incluindo: - Após o fornecimento do compósito por intermédio da
separação de fase junto com uma polimerização, o líquido auxiliar (que agora está na estrutura semelhante a canal) pode ser removido e o canal pode ser enchido novamente com uma segunda mistura de reação que forma uma estrutura nanoporosa ou de gel na polimerização. Opcionalmente, a estrutura porosa ou de gel pode ser padronizada por meio da iluminação de máscara.
- Entretanto, também é praticável usar, como um líquido auxiliar, uma mistura de um solvente e um (terceiro) material precursor que é capaz de ser transformado na forma desejada e/ou propriedades (por exemplo, por polimerização, formação de gel etc.) após a formação da estrutura semelhante a canal. Sob este aspecto, é preferido que o (terceiro) material precursor é um precursor reativo selecionado do grupo epóxido (por exemplo, éter hidroxietilglicidílico), oxetanos ou éteres vinílicos em combinação com um fotoiniciador catiônico adequado, tal como sais de diariliodônio, sais de triarilsulfônio, sal de fenilacilsulfônio ou sais de alcoxipiridínio ou misturas destes ou o (terceiro) precursor é um formador de gel de peso molecular baixo não reativo selecionado do grupo de derivados de ácido graxo (por exemplo, ácido hidroxioctadecanóico), n-alcanos longos, derivados de esteróides, derivados de antrila, derivados de sorbitol e poliol, derivados de bisuréia e bisuretano, compostos organometálicos e formadores de gel bicomponentes
β r
ou misturas destes. E preferido que o solvente seja selecionado do grupo que compreende água ou hidrocarbonetos, especialmente selecionados do grupo que compreende decano, cicloexano, xileno, etanol ou misturas destes. Estes materiais mostraram-se, por si sós, na prática, serem de uso dentro de uma ampla faixa de aplicações com a presente invenção.
A presente invenção, além disso, diz respeito a um método de fornecer um compósito de acordo com a presente invenção, que compreende as etapas de:
a) formar uma camada de um líquido que compreende um primeiro material precursor polimérico polimerizável, um segundo material líquido auxiliar e pelo menos um material fotoabsorvente
b) fazendo com que o primeiro material precursor polimérico polimerizável polimerize-se a fim de formar uma camada polimérica e
c) durante ou após a etapa b) causar a separação de fase do material polimérico e o segundo material líquido auxiliar
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o pelo menos um material fotoabsorvente tem uma extinção E de > 5000 1 moldem"1 e < 40000 1 moldem"1 nos comprimentos de onda de irradiação. Além disso, é especialmente preferido que o pelo menos um material fotoabsorvente está presente em uma tal concentração em uma tal concentração que a absorção de uma camada com uma altura de 1 μιη é de 0,05 e< 1,5.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a camada de líquido é fornecida em um material de substrato, desse modo, o material de substrato é preferivelmente um material vítreo.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o líquido que forma a camada líquida auxiliar tem um ângulo de contato com o substrato de θ < π/2, preferivelmente 60°, mais preferivelmente 45°, mais preferivelmente 30°. Isto permite uma ampla faixa de aplicações dentro da presente invenção um processamento fácil da camada.
De acordo com uma forma de realização, a formação da camada é atingida por revestimento por lâmina medido ou revestimento por faca e/ou revestimento por rotação.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o primeiro material precursor polimérico polimerizável é um material fotopolimerizável, preferivelmente um material (met)acrílico.
O termo "material (met)acrílico" especialmente significa e/ou inclui pelo menos um monômero (met)acrílico e pelo menos um monômero (met)acrílico polifuncional como descrito acima.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, também é fornecido um padrão de máscara e/ou pelo menos um elemento parcialmente transparente a fim de formar a pelo menos uma estrutura semelhante a canal. A polimerização é então atingida pela exposição da camada líquida à luz através pelo menos do elemento parcialmente transparente e/ou do padrão de máscara, desse modo, a polimerização de uma ou mais regiões da camada líquida para formar uma camada polimérica do primeiro material precursor polimérico polimerizável.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito é fornecido pelo menos parcialmente de acordo com o seguinte método:
a) formar uma camada de um líquido que compreende um primeiro material precursor polimérico polimerizável, um segundo material líquido auxiliar e pelo menos um material fotoabsorvente.
b) fazer com que o primeiro material precursor polimérico polimerizável polimerize-se nas seções do compósito, onde as paredes devem ser criadas, preferivelmente com o auxílio de um padrão de máscara e/ou pelo menos um elemento parcialmente transparente;
c) após a formação das "paredes", fazer com que o primeiro material precursor polimérico polimerizável polimerize-se a fim de formar uma camada polimérica e
d) durante ou após a etapa c) causar a separação de fase do material polimérico e o segundo material líquido auxiliar a fim de criar um canal.
A formação dos canais é, neste método particular, fornecido devido ao fato que um fotoabsorvente está presente na camada líquida. Quando iluminado de cima, o fotoabsorvente diminuirá a velocidade de polimerização nas regiões inferiores da camada líquida; portanto, a polimerização ocorrerá essencialmente nas regiões superiores da camada líquida. No curso da polimerização, a separação de fase quando ocorre, o que causará a formação do canal, como será descrito depois.
Este método particular ainda é explicado em mais detalhes em US 6818152 e literatura citada neste que é totalmente incorporada por referência.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compósito é fornecido pelo menos parcialmente de acordo com o seguinte método:
a) formar uma camada de um líquido que compreende um primeiro material precursor polimérico polimerizável, um segundo material líquido auxiliar e pelo menos um material fotoabsorvente em um material de substrato com uma superfície que compreende pelo menos uma região com uma afinidade alta para o dito primeiro material polimerizável e pelo menos uma região com uma afinidade baixa com o dito primeiro material polimerizável
b) fazer com que o primeiro material precursor polimérico polimerizável polimerize-se c) durante ou após a etapa b) causar a separação de fase do
material polimérico e o segundo material líquido auxiliar a fim de criar um canal.
Neste método, o princípio geral da formação de canais é essencialmente idêntico àquele do método mostrado acima. De fato, deve ser expressivamente observado que um técnico habilitado verá que ambos os métodos podem ser combinados ad lib. Se útil para uma aplicação dentro da presente invenção.
Entretanto, a formação de "paredes" é, neste método, predominantemente o fato de que o material de substrato foi "pré-disposto" tendo regiões com uma afinidade alta para o dito primeiro material polimerizável e regiões com uma afinidade baixa com o dito material polimerizável. Nas ditas regiões com uma afinidade alta, a polimerização será intensificada, levando a uma "parede", desse modo, na dita segunda região, a separação de fase fará com que os "canais" sejam formados, portanto, uma máscara pode ser omitida.
Este método é, além disso, descrito em maiores detalhes no WO 2005/015295 e literatura citada neste, que é, desse modo, totalmente incorporada neste por referência.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a camada líquida, além disso, compreende um material fotoiniciador a fim de intensificar a polimerização do primeiro material precursor polimérico polimerizável. Está claro para qualquer pessoa habilitada na técnica que a formação de pelo menos uma estrutura semelhante ao canal pode ser direcionada pela variação da concentração do material fotoiniciador dentro da camada líquida.
Preferivelmente, o material fotoiniciador é selecionado do grupo que compreende diazomateriais, especialmente AIBN, peróxidos, benzildimetil-cetal, opcionalmente misturado com adjuvantes fotoiniciadores, tais como aminas ou misturas destes compostos.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a camada líquida, além disso, compreende um material fotoinibidor a fim de inibir ou diminuir a polimerização do primeiro material precursor polimérico polimerizável especialmente em regiões, onde o compósito forma a pelo menos uma estrutura semelhante a canal.
Preferivelmente, o material fotoinibidor é selecionado do grupo que compreende bissulfetos, quinonas, compostos nitrosos, fenóis, tiofenóis e misturas destes.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o segundo material líquido auxiliar é selecionado do grupo que compreende água, hidrocarbonetos, especialmente selecionados do grupo que compreende decano, cicloexano, xileno, etanol ou misturas destes. Estes materiais mostraram-se, por si só, na prática, serem de uso dentro de uma ampla faixa de aplicações com a presente invenção. De acordo com uma forma de realização da presente invenção,
o módulo elástico E da camada superior antes do início da etapa c) é E < 1 GPa, de acordo com uma forma de realização < 100 MPa, de acordo com uma forma de realização <10 MPa. Na maioria das aplicações dentro da presente invenção, os inventores observaram que a separação de fase (etapa c) acontecerá quando pelo menos alguma camada superior já estiver formada. Dentro de uma ampla faixa de aplicações, os inventores observaram que mantendo-se o módulo elástico E da camada superior neste estágio como descrito, a estrutura semelhante a canal será formada de uma maneira de forma apropriada. Entretanto, deve ser observado que, no compósito final, o módulo elástico E da camada superior será, mais provavelmente maior, por exemplo, como descrito acima.
De acordo com uma forma de realização, como descrito acima, o compósito ainda compreende pelo menos uma região desse modo um material nanoporoso e/ou de gel é fornecido em e/ou com a estrutura semelhante a canal. Desta maneira, de acordo com uma forma de realização da presente invenção, o método ainda compreende pelo menos um etapa para fornecer a tal pelo menos uma região de acordo com um ou mais dos seguintes procedimentos:
- fornecer um (por exemplo, terceiro) material precursor adicional que não ou que apenas em um teor pequeno polimeriza-se durante a formação dos canais e paredes, que é então subseqüentemente polimerizado e/ou de outra maneira quimicamente mudado para formar a estrutura nanoporosa e/ou o gel.
- Fornecer o material precursor adicional na forma de um outro material polimerizável cuja polimerização pode ser iniciada em uma região de comprimento de onda onde o pelo menos um foto absorvente é transparente e/ou essencialmente transparente. Realizando-se isso, é possível polimerizar o material polimerizável adicional após a formação dos canais e paredes.
- Fornecer o material precursor adicional na forma de formadores de gel de peso molecular baixo, preferivelmente selecionado do grupo de derivados de ácido graxo (por exemplo, ácido hidroxioctadecanóico), n-alcanos longos, derivados de esteróide, derivados de antrila, sorbitol e derivados de poliol, bisuréia e derivados de bisuretano, compostos organometálicos e formadores de gel bicomponentes ou misturas destes que são transformados em gel subseqüentemente à formação de canais.
- Usar diferenças cinéticas (isto é, pela mudança de temperatura) entre a polimerização do primeiro material polimerizável e polimerização e/ou formação de gel do material precursor adicional. Um exemplo adequado, que é, desse modo, uma forma de realização preferida da presente invenção é, por exemplo, usar (met)acrilatos como o primeiro material polimerizável e materiais epóxi, tais como 2-hidróxi-etil-glicidil-éter para o (terceiro) material precursor. A polimerização do (met)acrilato é, na maioria das aplicações muito rápida, portanto, os materiais epóxi estará na maioria das aplicações que se polimerizam após a formação dos canais e das paredes.
- Usar a diferença na solvatação e/ou polaridade entre a camada líquida inicial (que compreende o primeiro material polimerizável, o segundo líquido auxiliar e o (terceiro) material precursor adicional) e o material líquido que está presente nos canais após a formação dos canais e paredes e compreenderá essencialmente o segundo líquido auxiliar e o (terceiro) material precursor adicional.
- No último contexto, é uma forma de realização preferida usar uma reação de polimerização e/ou formação de gel que é inibida ou impedida pelo primeiro material polimerizável. Após a "remoção" deste material por polimerização, uma reação de polimerização e/ou formação de gel do (terceiro) material precursor adicional pode ocorrer.
De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, o (terceiro) material precursor adicional é escolhido do grupo epóxidos, oxetanos ou éteres vinílicos em combinação com um fotoiniciador catiônico adequado, tais como sais de diariliodônio, sais de triarilsulfônio, sal de fenilacilsulfônio ou sais de alcoxipiridínio ou misturas destes.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, as camadas adicionais devem ser adicionadas na camada formada do primeiro material, especialmente para aumentar a dureza do compósito. Estas camadas também podem ser feitas por qualquer um dos métodos adequados descritos acima, por exemplo, por polimerização, térmica ou fotoquimicamente. Um compósito, um método e/ou dispositivo de acordo com a presente invenção podem ser de uso em uma ampla variedade de sistemas e/ou aplicações, entre estes, um ou mais dos seguintes:
- biossensores usados para diagnósticos moleculares
- detecção rápida e sensível de proteínas e ácidos nucleicos em misturas biológias complexas, tais como, por exemplo, sangue ou saliva
- dispositivos de avaliação de produtividade alta para química, produtos farmacêuticos ou biologia molecular.
- dispositivos de teste, por exemplo, para DNA ou proteínas, por exemplo, em criminologia, para teste no local (em um hospital), para diagnósticos em laboratórios centralizados ou em pesquisa científica
- ferramentas para diagnósticos de DNA ou proteína para cardiologia, doença infecciosa e oncologia, alimentos e diagnósticos ambientais
- ferramentas para química combinatória
- dispositivos de análise.
Os componentes já mencionados, bem como os componentes reivindicados e os componentes a serem usados de acordo com a invenção nas formas de realização descritas, não são submetidos a quaisquer exceções especiais com respeito a seu tamanho, forma, seleção de material e conceito técnico, tal que os critérios de seleção conhecidos no campo pertinente podem ser aplicados sem limitação. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Detalhes, aspectos, características e vantagens adicionais do objetivo da invenção são divulgados nas subreivindicações, as figuras e o seguinte relatório descritivo das figuras e exemplos respectivos, que - de uma maneira exemplar - mostra diversas formas de realização preferidas de um meio de separação bem como um dispositivo de acordo com a invenção.
A Figura 1 mostra uma vista parcial de seção transversal muito esquemática que mostra o compósito tendo a estrutura semelhante a canal de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção equivalente a uma vista ao longo da linha II-II na Figura 4.
A Figura 2 mostra um vista de seção transversal muito esquemática de um substrato, uma camada líquida e um padrão de máscara antes da formação de um compósito de acordo com uma segunda forma de realização da presente invenção.
A Figura 3 mostra uma vista de seção transversal muito esquemática de acordo com Figura 2 após a primeira etapa de polimerização.
A Figura 4 mostra uma vista de seção transversal muito esquemática de acordo com Figura 2 durante a segunda etapa de polimerização indicando a separação de fase.
A Figura 5 mostra uma vista superior muito esquemática de uma camada líquida e diversos padrões de máscara para formar uma pluralidade de estrutura semelhante a canais de acordo com uma forma de realização da presente invenção.
A Figura 6 mostra uma vista parcial de seção transversal muito esquemática que mostra um compósito tendo a estrutura semelhante a canal de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção equivalente a uma vista ao longo da linha II-II na Figura 5 com uma multitude de canais.
A Figura 7 mostra um vista superior parcial muito esquemática de uma camada líquida e um primeiro padrão de máscara para fornecer uma estrutura semelhante a canal com um material nanoporoso de acordo com uma forma de realização adicional da presente invenção.
A Figura 8 mostra um vista superior parcial muito esquemática de um compósito fabricado da camada líquida na Figura 5 e um segundo padrão de máscara antes do fornecimento do material nanoporoso.
A Figura 9 mostra um vista superior parcial muito esquemática de um compósito fabricado da camada líquida na Figura 5 e um padrão de máscara alternativo antes do fornecimento do material nanoporoso.
A Figura 10 mostra um vista superior parcial muito esquemática do composto pronto tendo a estrutura semelhante a canal e uma seção com um material nanoporoso.
A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva muito esquemática de um elemento de suporte para o uso dentro de uma estrutura semelhante a canal de um compósito de acordo com uma forma de realização adicional da presente invenção.
A Figura 1 mostra uma vista parcial de seção transversal muito esquemática que mostra o compósito 1 tendo a estrutura semelhante a canal de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção equivalente a uma vista ao longo da linha II-II na Figura 4. O compósito compreende um material poli(met)acrílico 10 que é fornecido em um substrato 20. A razão da altura da camada superior (medida no centro do canal) como indicado por "t" a uma razão da altura do compósito (medida no centro do canal) como indicado por "T" é como descrito acima.
Embora a Figura 1 seja altamente esquemática, pode ser visto que a estrutura semelhante a canal não tem uma seção transversal quadrada, mas, em vez disso, uma seção transversal semi-elíptica. Realmente, os inventores observaram que na prática a maioria dos compósitos que são feitos de acordo com a invenção utilizará uma estrutura similar como aquela da Figura 1.
Além disso, o ângulo α (como indicado na Figura 1) é preferivelmente como descrito acima, que pode levar à estabilidade adicional para uma faixa ampla de aplicações dentro da presente invenção.
A Figura 2 mostra um vista de seção transversal muito esquemática de um substrato 20, uma camada líquida 100 e um padrão de máscara 30 antes da formação de um compósito de acordo com uma segunda forma de realização da presente invenção. A camada líquida compreende uma mistura de um primeiro material precursor polimérico polimerizável (na forma de realização particular um material (met)acrílico), um segundo material líquido auxiliar, que está na forma de realização particular um hidrocarboneto, tal como xileno e um material fotoabsorvente (que torna-se importante na etapa vista na Figura 4).
A Figura 3 mostra uma vista de seção transversal muito esquemática de acordo com Figura 2 após a primeira etapa de polimerização. Como indicado pelo "x", a parte da camada líquida, onde nenhum padrão de máscara foi aplicado, foi fotopolimerizado para formar paredes.
A Figura 4 mostra uma vista de seção transversal muito esquemática de acordo com Figura 2 após o início da segunda polimerização, indicando um meio da separação de fase. Quando iluminado de cima, o fotoabsorvente diminuirá a velocidade de polimerização nas regiões inferiores da camada líquida simplesmente devido às suas capacidades de absorção, que diminui a quantidade da luz que é capaz de atingir estas regiões inferiores.
Por esta razão, a polimerização ocorrerá essencialmente nas regiões superiores da camada líquida. No curso da polimerização, a separação de fase ocorrerá (como indicado pelas setas) que então leva à formação de paredes. Os inventores observaram que a separação de fase real na maioria das aplicações da presente invenção ocorrerá quando a polimerização está quase finalizada.
Deve ser observado que o processo nas Figuras 2 a 4 seja altamente esquemático e quanto aos detalhes, o técnico habilitado deve, por exemplo, referir-se ao US 6818152 e literatura citada neste.
As figuras de 2 a 4 além disso, mostram apenas um processo praticável da formação do compósito. O técnico habilitado também verá facilmente que um processo de acordo com o WO 2005/015295 (ou uma combinação ad Iib dos dois processo) pode ser suada para a formação do compósito.
Deve ser observado que, se a razão de "t" e "T" são escolhidas de acordo com a presente invenção, o líquido auxiliar pode, no máximo em todas as aplicações da presente invenção ser removido sem deterioração das regiões poliméricas do compósito. Portanto, o compósito e o método de fabricar o mesmo de acordo com a invenção permite a formação de estrutura semelhante a canais que são recuperados em uma etapa.
A Figura 5 mostra uma vista superior muito esquemática de uma camada líquida 100 e diversos padrões de máscara 30 para formar uma pluralidade de estrutura semelhante a canais de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A partir da Figura 4 pode ser claramente visto que as diversas estruturas semelhantes a canais podem ser fornecidas em um processo de polimerização e de separação de fase simples.
A Figura 6 mostra uma vista parcial de seção transversal muito esquemática que mostra um compósito tendo a estrutura semelhante a canal de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção equivalente a uma vista ao longo da linha II-II na Figura 5 com uma multitude de canais. Embora a Figura 6 também seja altamente esquemática, pode ser visto que um compósito de acordo com a presente invenção pode ter canais com apenas uma parede pequena entre estes; realmente, a razão da largura do canal para a largura da parede entre os canais é preferivelmente como descrito acima.
As Figuras de 7 a 10 mostram a fabricação de um compósito 10' de acordo com uma forma de realização adicional da presente invenção que não apenas compreende um estrutura semelhante a canal mas também uma região 50, onde a estrutura semelhante a canal é fornecido com um material nanoporoso e/ou de gel. Deve ser observado que as Figuras 8 e 9 mostram duas alternativas.
O processo como mostrado nas Figuras 7 a 10 é um processo de três etapas; entretanto, também é possível derivar a estrutura da Figura 10 em um processo mais ou menos de acordo como descrito acima.
Nas Figuras 7 e 8, a estrutura semelhante a canal é feita suando-se a camada líquida 100' e o primeiro padrão de máscara 30' como já descrito. Entretanto, na Figura 8, um segundo padrão de máscara 35 é utilizado e um segundo processo, por exemplo, uma segunda polimerização é iniciada, quando então leva à região 70, que compreende um material nanoporoso e/ou gel.
A Figura 9 mostra um vista superior parcial muito esquemática de um compósito fabricado da camada líquida na Figura 5 e um padrão de máscara alternativo antes do fornecimento do material nanoporoso. Nesta figura, o padrão de máscara é algumas vezes o "negativo" daquele da Figura 8.
Nesta forma de realização particular, a formação de uma região nanoporosa é atingida a seguinte maneira:
Nesta etapa adicional, as áreas onde os canais formados serão levemente irradiados, mas não totalmente polimerizados. Novamente, a difusão induzida por polimerização acontece, aumentado a quantidade de líquido auxiliar na área 50. Então, em uma terceira etapa de UV, a amostra é exposta ao fluxo com luz que é parcialmente absorvida pelo fotoabsorvedor.
Os inventores observaram que, em áreas, onde a concentração do líquido auxiliar é alta (que será a área coberta pelo padrão de máscara na Figura 9), uma região nanoporosa será formada. Em regiões onde a concentração é inferior (isto é, as regiões não cobertas pelo padrão de máscara na Figura 9 mas inicialmente coberto pelo padrão de máscara na Figura 7) um canal é formado.
Tanto na Figura 8 quanto na 9, este segundo processo envolve uma polimerização adicional, entretanto, está claro para um técnico habilitado que, também, uma variedade ampla de processos adicionais, incluindo, aqueles descritos acima podem ser usados.
Também deve ser observado que entre a primeira polimerização e o segundo processo, o líquido auxiliar da primeira polimerização pode ser removido e ser substituído por um segundo líquido, fora que então a região 70 é formada. Entretanto, está claro para o técnico habilitado, que - se o líquido auxiliar for apropriadamente escolhido - isto não é necessário e ambos os processos podem ser formados sem uma tal remoção, por exemplo, se componentes precursores adicionais estiverem presentes na camada líquida inicial.
Além disso, deve ser observado que devido ao fato que a separação de fase na maioria das aplicações ocorre muito no final da polimerização, é possível realizar ambas as etapas de acordo, isto é, que o padrão de máscara 30' é removido antes do fim da polimerização / etapa de separação de fase e do segundo processo (como indicado nas Figuras 8, 9 e 10) é simultâneo com a finalização da polimerização / separação de fase.
A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva muito esquemática de um elemento de suporte 70 para o uso dentro da estrutura semelhante a canal de um compósito de acordo com uma forma de realização adicional da presente invenção. Como descrito acima, para algumas aplicações dentro da presente invenção, é preferido que a largura do canal não se torne muito ampla. Entretanto, as estruturas de canal mais amplas podem ser atingidas pela introdução de tais elementos de suporte, um exemplo, sendo o elemento de suporte 70 da Figura 11. Realizando-se isto, a estabilidade do compósito pode ser mantida nestas aplicações.
O suporte pode, por exemplo, ser feito usando-se um dos ou ambos os seguintes processos:
- com uma máscara, que ilumina a área de suporte na primeira etapa de iluminação,
- ou depositar um ponto simples de promotor de adesão no local, quando o suporte deve ser formado.
As combinações particulares de elementos e características nas formas de realização detalhadas acima são exemplares apenas; o intercâmbio e a substituição destas explicações com outras explicações neste e as patentes/pedidos incorporados por referência também são expressamente abrangidos. Como aqueles habilitados na técnica reconhecerão, variações, modificações e outras implementações que são descritos neste pode ocorrer para aqueles de habilidade comum na técnica sem divergir do espírito e do escopo da invenção como reivindicado. Conseqüentemente, a descrição precedente é, por meio de exemplo, apenas e não é pretendido como limitante. Um escopo da invenção nas seguintes reivindicações e os equivalentes a estes. Além disso, os sinais de referência usados na descrição e nas reivindicações não limitam o escopo da invenção como reivindicado.
Claims (10)
1. Compósito polimérico separado por fase, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma região que forma uma estrutura semelhante a canal desse modo dita região compreende pelo menos uma camada superior fornecida com o canal e, desse modo, a espessura t da camada superior está entre > 50 % e < 90 % da altura do canal.
2. Compósito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que desse modo o módulo elástico E da camada superior após a finalização do processo de separação de fase é E > 100 MPa.
3. Compósito de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, desse modo a largura do canal e/ou a largura entre dois elementos de suporte no canal é < 300 μηι.
4. Compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, desse modo, o meio de separação compreende um material poli(met)acrílico.
5. Compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, desse modo, a densidade de reticulação do material poli(met)acrílico é > 0,0001 e < 0,5.
6. Compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, desse modo o compósito ainda compreende pelo menos uma região, desse modo, um material nanoporoso e/ou de gel é fornecido em e/ou com a estrutura semelhante a canal.
7. Método para produzir um compósito, especialmente como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de a) formar uma camada de um líquido que compreende um primeiro material precursor polimérico polimerizável e um segundo material líquido auxiliar e pelo menos um material fotoabsorvente b) fazer com que o primeiro material precursor polimérico polimerizável para a polimerização a fim de formar uma camada polimérica e c) durante ou após a etapa b) causar a separação de fase do material polimérico e o segundo material líquido auxiliar.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, desse modo, o primeiro material precursor polimérico polimerizável é um material fotopolimerizável, preferivelmente um material (met)acrílico.
9. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que, desse modo, o segundo material líquido auxiliar é selecionado do grupo que compreende hidrocarbonetos, especialmente selecionados do grupo que compreende decano, cicloexano, xileno ou misturas destes, água, etanol ou misturas destes.
10. Sistema, caracterizado pelo fato de que incorpora um compósito como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6 e/ou um compósito feito de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 9 e sendo usados em um ou mais das seguintes aplicações: - biossensores usados para diagnósticos moleculares - detecção rápida e sensível de proteínas e ácidos nucleicos em misturas biológias complexas, tais como, por exemplo, sangue ou saliva - dispositivos de avaliação de rendimento alto para química, produtos farmacêuticos ou biologia molecular - dispositivos de teste, por exemplo, para DNA ou proteínas, por exemplo, em criminologia, para o teste no local (em um hospital), para diagnósticos em laboratórios centralizados ou na pesquisa científica - ferramentas para diagnósticos de DNA ou proteína para cardiologia, doença infecciosa e oncologia, alimentos e diagnósticos ambientais - ferramentas para química combinatória - dispositivos de análise.
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