DE60003642T2

DE60003642T2 - Verwendung einer im gasplasma hydrophilisierten oberfläche als flüssigkeits-kontaktoberfläche und mit einem mikroverfahren hergestellte vorrichtung mit einer im gasplasma hydrophilisierten oberfläche

Info

Publication number: DE60003642T2
Application number: DE60003642T
Authority: DE
Inventors: Anders Larsson; Anette Ocklind; Helene Derand
Original assignee: Gyros AB
Current assignee: Gyros Patent AB
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2020-03-25
Also published as: WO2000056808A2; US6967101B1; JP5025043B2; WO2000056808A3; EP1163103B1; JP2003526702A; AU4110000A; SE9901100D0; EP1323475A3; EP1323475A2; EP1163103A2; ES2200861T3; ATE244130T1; DK1163103T3; DE60003642D1; CA2367736A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkung der Hydrophilität einer Polymeroberfläche durch eine Behandlung mit Plasma.
Ein verbreitetes Verfahren zur Modifikation von Oberflächen von Plastikarten ist es, sie verschiedenartigen Formen einer Plasmabehandlung zu unterziehen (Chan et al., Surface Science Reports 24 (1996) 1–54; und Garbassi et al., Polymer Surfaces – From Physics to Technology, John Wiley (1998) 238–241). Dies wird in einem Plasmareaktor durchgeführt, welcher ein Vakuumgefäß ist, mit einem Gas bei niedrigem Druck, typischerweise 10 – 1000 mTorr). Wenn ein hochfrequentes elektrisches Feld an dem Reaktor angelegt wird, wird ein Plasma (ebenfalls Glühentladung genannt) gebildet, welches reaktive Spezies enthält wie Ionen und freie Radikale und Vakuum-UV-Photonen. Diese Spezies reagieren mit der Oberfläche der Plastikarten und verursachen eine chemische Modifikation mit Eigenschaften in Abhängigkeit von der Natur des Gases und den Paramentern des Plasmas. Gase wie Sauerstoff und Argon werden typischerweise für Hydrophilisierungen und Verbesserungen der Adhäsion auf nichtpolaren Plastikarten verwendet, während Dämpfe von polymerisierenden, Monomeren verwendet werden können, um dünne Beschichtungen auf Plastikarten für eine Anzahl von unterschiedlichen Zwecken aufzubringen (Yasuda, Plasma Polymerization, Academic Press 1985).
Es gibt eine Anzahl von Publikationen zur Behandlung von Polycarbonatoberflächen mit Sauerstoff- und Argon-Plasmen. Eine Stabilitätsstudie (Morra et al., Angew. Makromol.. Chem. 189 (3184) (1991), 125–136) zeigte, daß viel von der Hydrophilität der behandelten Oberfläche verloren wurde nach entweder einer Wasserextraktion oder 3 Tagen trockener Lagerung. Der Hydrophilitätsverlust nach der Wasserextraktion war auf die Bildung von wasserlöslichen Oberflächenspezies von niedrigem Molekulargewicht während der Plasma-Behandlung zurückzuführen. Die Lagerungsinstabilität wurde auf das Rearrangement der Polymerketten in der Oberfläche zurückgeführt. Eine ESCA-Studie (Greenwood et al., Macromolecules 30 (1997) 1091-1098) zeigte, daß 79% des in die Polycarbonatoberfläche inkorporierten Sauerstoffs durch eine Sauerstoffplasmabehandlung durch das Waschen mit einer 1:1 Mischung von Cyclohexan/Isopropanol entfernt wurde. Dies wird dem Abbau von Polymerketten während der Plasmabehandlung zugeschrieben.
Ähnliche Effekte wurden ebenfalls für Polystyrol beobachtet. Eine ESCA-Studie einer plasmabehandelten Gewebekultur-Polystyroloberfläche zeigte einen Verlust von 35% Oberflächensauerstoff nach dem Waschen mit Wasser (Onyiriuka et al., J. Coll. Interf. Sci. 144 (1) (1991) 98). In zwei anderen ESCA-Studien ergab mit Sauerstoff-Plasma behandeltes Polystyrol einen Verlust von 25% des Oberflächensauerstoffs nach dem Waschen mit Wasser (Gallen et al., J. Vac. Sci. Technol. A 13(4) (1991) 2023-2029), (Morra et al., Angew. Makromol. Chem. 189 (3184) (1991) 125–136). Eine mit einem Sauerstoffplasma behandelte Polystyroloberfläche hatte anfänglich einen Wasserkontaktwinkel von 7°, aber nach einem Waschen mit Methanol erhöhte sich der Kontaktwinkel auf 64° (Murakami et al., J. Coll. Interf. Sci 202 (1998) 37–44).
Die WO 9618498 beschreibt einen Versuch eine in permanenter Weise hydrophilisierte Oberfläche, die aus Plastik gemacht ist, herzustellen. Das Verfahren umfaßt einen ersten Schritt in einem anorganischen Gasplasma, um Ladungen auf der Oberfläche einzuführen und einen zweiten Schritt, während dessen ein polyionisches Polymer mit der entgegengesetzten Ladung an die Oberfläche adsorbiert wird.
Die EP-A-106 046 beschreibt die Hydrophilisierung von fluorierten Polymeroberflächen durch eine Behandlung mit einem Gasplasma in welchem der Hauptbestandteil eine polymerisierbare Stickstoff enthaltende organische Verbindung ist.
Die GB 2 061 969 beschreibt die Herstellung eines hydrophilen und antistatischen Vinylchloridpolymers durch eine Behandlung in einem anorganischen Gasplasma. Das Problem die Plastikarten permanent hydrophil zu machen wird nicht erwähnt.
Die DE 3712491 beschreibt ein Plasmaverfahren, welches ein nicht polymerisierbares Gas bei Unterdruck verwendet für die Hydrophilisierung von porösen Membranen, welche aus Polyolefinen gemacht sein können wie Polyethylen, Polypropylen, etc.
Die EP 467 639 beschreibt ein Plasma-Hydrophilisierungsverfahren, welches ein nichtpolymerisierendes Gas bei atmosphärischem Druck für die Hydrophilisierung von verschiedenartigen Materialien verwendet.
Das elektrische Anregungsfeld, welches angelegt wird, hat typischerweise eine Frequenz im Bereich der Radiowellen oder Mikrowellen, d. h. kHZ bis MHz oder bzw. GHz. Die Modifizierung (Hydrophilisierung), die durch das Plasma auf der Polymeroberfläche verursacht wird, wird hauptsächlich von einer Anzahl interner Plasmaparameter abhängen wie: der Art der Spezies, welche in dem Plasma vorhanden ist, den räumlichen Verteilungen, den Energieverteilungen und den Richtungsverteilungen. Diese Parameter hängen wiederum in einer komplexen Weise von den externen Plasmaparametern ab: der Geometrie des Reaktors, der Art der Anregung, der angelegten Spannung, der Art des Prozessgases, dem Gasdruck und der Gasflußrate.
In vielen Anwendungen, welche den Kontakt zwischen polaren Flüssigkeiten und Oberflächen einschließen, ist es nicht von einer großen Bedeutung, ob eine eingeführte Hydrophilität gegenüber einem Waschen stabil ist oder nicht. Auf besondere Probleme trifft man in dem Fall, wenn die Polymeroberfläche ein Teil eines Kanals von kapillaren Ausmaßen ist, wo ein hoher Grad an Hydrophilität notwendig ist, falls wäßrige Flüssigkeiten durch Selbstansaugung oder durch zentripetale Kräfte eingeführt werden sollen. Dies trifft insbesondere zu, falls ein wiederholter Kontakt in einer reproduzierbaren Weise stattfinden soll, wobei in diesem Fall eine instabile Oberflächenmodifikation während des ersten Flüssigkeitskontaktes weggewaschen wird. Je kleiner die Abmessungen des Kanals sind, desto schwerwiegender wird das Problem.
Im Kontext der Erfindung wird der Ausdruck „plasmabehandelte Oberfläche", falls nicht in einer anderen Weise spezifisch angegeben, sich auf eine unbeschichtete, nackte plasmabehandelte Oberfläche beziehen, die möglicherweise derivatisiert ist, um getrennte reaktive Spezies, welche fest an die Oberfläche gebunden sind, zu enthalten.
Mikrofluide Vorrichtungen, in welchen Flüssigkeitstransportsysteme definiert werden durch hydrophile/hydrophobe Barrieren, wurden zuvor beschrieben, zum Beispiel in der WO 9 958 245. Der Flüssigkeitstransport kann durch Kapillar- und/oder Zentrifugalkraft getrieben werden (= Zentripetalkraft, wie hierin betrachtet).
Die WO 9 721 090 beschreibt eine mikrogefertigte Vorrichtung, welche ein Flüssigkeitstransportsystem enthält, in welchem der Flüssigkeitsfluß durch Zentrifugalkraft getrieben . wird. Wenn man die Hydrophilisierung diskutiert, wird die Verwendung von reaktiven oder nicht reaktiven Gasplasmen vorgeschlagen als eine von vielen Alternativen.
Experimentelle Ergebnisse, welche teilweise dieser Erfindung entsprechen, wurden auf dem zweiten internationalen Symposium zu Polymeroberflächenmodifikation New Ark, Juni 1999 (Anders Larsson: Plasma Treated Polycarbonate as Substrate for Culture of Adherent Mammalian Cells) präsentiert.
Eine mikrogefertigte Vorrichtung hat eines oder mehrere Flüssigkeitstransportsysteme, welches bzw. welche Kanäle und Kammern mit einer Tiefe ≤ 1000 μm umfaßt bzw. umfassen, wie ≤ 100 μm oder sogar noch feinkörniger (grounder) als 10μm so wie ≤ 1 μm. Man sagt, daß die Kammern/Kanäle im Mikroformat seien. Eine mikrogefertigte Vorrichtung hat typischerweise ihre Kanäle und Kammern in einer Ebene, wie in der Oberfläche einer Platte, zum Beipiel auf einer Scheibe. Die Platte kann rund, oval, rechteckig oder von jedweder anderen 2D geometrischen Form sein.
Ziele der Erfindung
Die Ziele beziehen sich auf Flüssigkeitskontaktoberflächen von Flüssigkeitstransportsystemen in mikrogefertigten Vorrichtungen.
– Ein Erstes Ziel ist es, ein Gasplasmaverfahren für die Hydrophilisierung von Polymeroberflächen vorzusehen, wobei dieses Verfahren die Stabilität der eingeführten Hydrophilität verstärkt.
– Ein zweites Ziel ist es, plasmabehandelte Oberflächen bereitzustellen, welche nach der Behandlung hydrophil sind und so verbleiben, nach wiederholtem Naßmachen/Trocknen. In anderen Worten, Flüssigkeitskontaktoberflächen in mikrogefertigten Vorrichtungen, welche eine anfängliche Hydrophilität haben, welche nicht in einer signifikanten Weise bei dem Kontakt mit hydrophilen Flüssigkeiten verändert wird, zum Beispiel Mischungen von Ethanol/Wasser und welche ein wiederholtes Einführen von wäßrigen Lösungen auf eine reproduzierbare Weise gestatten.
– Ein drittes Ziel ist es, Flüssigkeitstransportsysteme von mikrogefertigten Vorrichtungen bereit zu stellen, in welchen mindestens ein Teil der inneren Oberfläche mit dem zweiten Ziel übereinstimmt.
Diese Ziele werden hauptsächlich an Oberflächen angepaßt, welche vor der Plasmabehandlung einen relativ hohen sofortigen Wasserkontaktwinkel haben, d. h. ≥ 30° oder ≥ 50°. Mit dem Begriff „sofortiger Wasserkontaktwinkel" meint man, daß der Kontaktwinkel auf einer trockenen Oberfläche gemessen wird, bevor eine angewendete Flüssigkeit in einer signifikanten Weise verdampft ist. Siehe im experimentellen Teil.
Die Erfindung
Wir haben nun gefunden, daß die vorausstehend gegebenen Ziele erreicht werden können, falls die Polymeroberfläche (Plastikoberfläche) in Kontakt mit einem Gasplasma mit einer hohen Intensität gebracht wird (Energieinput pro Gasmolekül). Unser Befund ist erklärbar durch zwei Arten von polaren Gruppen, welche eingeführt werden: (1) Gruppen welche fest auf der Polymeroberfläche zurückgehalten werden und (2) Gruppen, welche in einer losen Weise gehaltenen Abbaufragmenten zugewiesen wurden. Die erste Alternative wird in einer stabilen Hydrophilität resultieren. Die zweite Alternative wird in einer Hydrophilität resultieren, welche leicht durch den Kontakt mit polaren Flüssigkeiten wie wäßrigen Lösungen entfernt wird.
Entsprechend bezieht sich die Erfindung darauf, eine Polymeroberfläche (Plastikoberfläche), die eine Flüssigkeitskontaktoberfläche eines Flüssigkeitstransportsystems in einer mikrogefertigten Vorrichtung definieren soll, permanent hydrophiler zu machen durch das In-Kontakt-Bringen der Oberfläche mit einem Gasplasma, so daß fest gebundene polare Gruppen auf der Oberfläche eingeführt werden. Am wahrscheinlichsten werden diese polaren Gruppen in einer direkten Weise auf dem Polymerskelett, welches die Oberfläche bildet, eingeführt, möglicherweise ein Kreuzvernetzen der Oberflächenschicht einschließend.
Hydroxy- und/oder Aminogruppen, Carboxygruppen, Ethergruppen etc. und andere Gruppen, in welchen ein Kohlenstoffatom an ein Heteroatom, ausgewählt aus Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff, bindet, sind Beispiele für polare Gruppen, welche eingeführt werden können. Veränderungen bei dem Vorhandensein auf der Oberfläche von dieser Art von Gruppen, können durch ESCA (XPS) studiert werden.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist die Verwendung einer Gasplasma-hydrophilisierten Oberfläche eines Substrats, welches aus Plastikmaterial gemacht ist, als eine Flüssigkeitskontaktoberfläche in einem Flüssigkeitstransportsystem einer mikrogefertigten Vorrichtung. Das Flüssigkeitstransportsytem umfaßt Kanäle und Kammern mit einer Tiefe ≤ 1000 μm und ist definiert in der Gasplasma-hydrophilisierten Oberfläche und bedeckt durch eine Bedeckung. Die durch Gasplasma hydrophilisierte Oberfläche

– hat einen Wasserkontaktwinkel ≤ 30° welcher nicht mehr als ± 20% und/oder ± 5° durch ein Waschen mit 70%-igem Ethanol verändert wird, wie in dem experimentellen Teil definiert, und
– welche durch ein Verfahren erhalten wurde, umfassend die Schritte von (i) das Vorsehen einer nicht-hydrophilisierten Form des Substrates, in welcher die Oberfläche einen Wasserkontaktwinkel ≥ 30° hat; und (ii) das Behandeln der Oberfläche des in Schritt (i) vorgesehenen Substrates in einem Gasplasma eines nicht polymerisierbaren Gases bei einer Plasmaintensität, welche ausgewählt ist aus dem Intervall ≥ 5 W/cm³/ min.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine mikrogefertigte Vorrichtung, welche ein Flüssigkeitstransportsystem umfaßt, in welchem es Kanäle und Kammern mit einer Tiefe ≤ 1000 um gibt, definiert in einer Oberfläche eines aus Plastikmaterial gemachten Substrates und bedeckt durch eine Bedeckung, worin mindestens ein Teil der Oberfläche eine Flüssigkeitskontaktoberfläche in dem Flüssigkeitstransportsystem ist. Die Vorrichtung ist dadurch charakterisiert, daß die Flüssigkeitskontaktoberfläche

(a) einen Wasserkontaktwinkel ≤ 30° hat, welcher nicht mehr als ± 20% und/oder ± 5° durch ein Waschen mit 70%-igem Ethanol verändert wird, wie in dem experimentellen Teil definiert, und
(b) welche durch ein Hydrophilisierungs-Verfahren mit Gasplasma erhalten wurde, in welchem das Gas in dem Plasma nicht polymerisierbar war.

Die Ausdrücke „in einer permanenten Weise hydrophiler" und „stabile Hydrophilität" betrachten, daß der sofortige Wasserkontaktwinkel im wesentlichen unverändert bleibt nach einem Waschen mit Ethanol (70% Gew./Gew., Waschverfahren wie in dem experimentellen Teil gegeben). Dies bedeutet, daß es dem Waschverfahren nicht gestattet sein sollte, den sofortigen Wasserkontaktwinkel mehr als ± 20% und/oder mehr als ± 5° zu ändern.
Die Lagerungsstabilität (in trockener Form) der hydrophilisierten Oberfläche sollte mindestens ein Monat sein, mit akzeptablen Erhöhungen bei dem sofortigen Wasserkontakt-Wasserwinkel, die nicht höher sind als 10°, bevorzugtermaßen nicht größer als 5°. Falls die Lagerungsstabilität in einer trockenen Form nicht akzeptabel ist, kann eine hinreichende Lagerungsstabilität oft erreicht werden durch das Lagern in einer wäßrigen Atmosphäre oder einer wäßrigen Flüssigkeit.
Das Verfahren, das für die Hydrophilisierung verwendet wurde, kann einen wahlweisen Waschschritt folgend auf den Schritt der Gasplasmabehandlung haben. Dieser Waschschritt bedeutet, daß die Gasplasma-behandelte Oberfläche mit einer wäßrigen Lösung kontaktiert wird oder irgendeiner anderen polaren Flüssigkeit, um in loser Weise gehaltene hydrophile Verbindungen zu entfernen. Die Waschlösung ist bevorzugtermaßen Wasser, eine mit Wasser mischbare Flüssigkeit oder eine Mischung von diesen. Beispiele für mit. Wasser mischbare Flüssigkeiten sind Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propano1, t-Butanol, sec-Butanol, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Aceton und andere flüssige Verbindungen mit ähnlichen Löslichkeiten in Wasser.
Die erforderliche Intensität des Plasmas wird abhängen von den vorausstehend diskutierten Variablen. Zufriedenstellende Gasplasmen können gefunden werden, falls die elektrische Erregungsleistung, die angewendet wird, ≥ 250 W ist, mit einer Preferenz für ≥ 300 W, und typischerweise 500 ± 100W mit einem Gasfluß, der in dem Intervall von ≤ 50 cm³/min gewählt ist mit einer Präferenz für ≤ 25 cm³/min. Die Plasmaintensität ist normalerweise ≥ 5 W/cm³/min, wie ≥ 10 W/cm³/min oder ≥ 20 W/cm³/min oder sogar ≥ 35 W/cm³/min. Normalisierte Werte pro m² Elektrodenbereich werden typischerweise ≥ 30 W/m²/cm³/min sein, wie ≥ 60 W/m²/cm³/min oder ≥ 120 W/m²/cm³/min oder sogar ≥ 215 W/m²/cm³/min. Die Drücke sind typischerweise geringer als 100 mTorr, mit einer Präferenz für Drücke, welche ≤ 50 mTorr sind. Diese Bereiche finden Anwendung für eine Temperatur von 25°C, atmosphärischen Druck und Sauerstoff. Für andere Gase müssen die Werte multipliziert werden mit M_O ₂/M_x worin M_O ₂ und M_x jeweils die Molekulargewichte von Sauerstoff und dem anderen Gas sind.
Die verwendeten Gase sollten nicht polymerisierbar bei dem Typ des betrachteten Plasmas sein. Solche typischen- Gase sind anorganisch. Dies bedeutet, daß geeignete Gase gefunden werden unter Sauerstoff, Stickstoff, Edelgasen (wie Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon) sowie Mischungen davon so wie Luft und Mischungen, welche andere Anteile von Sauerstoff und Stickstoff enthalten. Andere mögliche nützliche Gase sind Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserdampf etc., die entweder alleine oder in Kombination verwendet werden können. Durch das Variieren der Zusammensetzungen des Gases in den Gruppen, welche auf die Oberfläche eingeführt werden, ist es wahrscheinlich, daß die Gruppen variiert werden können unter Bezug auf die Arten und die Dichte.
Erläuternde Beispiele für polymerisierbare Gase sind flüchtige niedere organische Moleküle wie niedere Kohlenwasserstoffe und Dämpfe von Allyl- oder Acrylmonomeren, aromatischen Stoffen etc. Ein anorganisches nicht polymerisierbares Gas kann vorhanden sein, zusammen mit einer polymerisierbaren organischen Verbindung in Gasform.
Plasmareaktorgefäße, welche einen hinreichend hohen Energieausstoß ermöglichen kombiniert mit geeigneten Gasflußgeschwindigkeiten, sind kommerziell erhältlich. Wie vorausstehend festgestellt, sollten die Reaktorgefäße einen elektrischen Erregungsleistungsinput ermöglichen, zum Beispiel in den Bereichen von Mikrowellen oder Radiowellen. Ein geeigenter Plasmareaktor ist PSO500 (BOC Coating Technology, USA), welcher eine Radiofrequenz (RF) -Leistung von 0–500 W und einen Gasfluß von 0–100 oder 0–1000 Standard cm³/min gestattet.
Die Ergebnisse einer Behandlung können von dem Design des Reaktorgefäßes, welches verwendet wird, abhängen, was bedeutet, daß das optimale Intervall in einem gewissen Ausmaß von einem Reaktordesign zu einem anderen variieren wird. Die Ergebnisse können ebenfalls davon abhängen, wo in dem Reaktor die Oberfläche während der Behandlung plaziert wird.
Der sofortige Wasserkontaktwinkel des Polymermaterials (Plastik) der Oberfläche, die Gasplasma-behandelt werden soll, ist typischerweise ≥ 20°. Die größten Vorteile bei der Erfindung werden erhalten bei Polymermaterialien, welche für größere sofortige Wasserkontaktwinkel sorgen, wie ≥ 30°, zum Beispiel ≥ 50°. Diese Zahlen beziehen sich auf Plastikoberflächen, welche gesäubert wurden unter Bezug auf wasserlösliche Verbindungen und Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht (typischerweise ≤ 1 kDa). Erläuternde Beispiele dafür, wie der Wasserkontaktwinkel mit dem Polymer variieren kann, werden in der Tabelle 1 gegeben. Das erfinderische Verfahren resultiert typischerweise in einem Anstieg bei der permanenten Hydrophilität, welche einer Erniedrigung des sofortigen Wasserkontaktwinkels der anfänglichen Oberfläche des Plastiks um mehr als 20% entspricht, so wie mehr als 50% (nach dem Entfernen der wasserlöslichen Verbindungen, der Verbindungen mit einem niedrigen Molekulargewicht und dergleichen). Ein großer Anstieg bei der Hydrophilität ist wichtiger für hydrophobe als für hydrophile Plastikarten. Tabelle 1
Typischerweise wurde das Polymer auf der Oberfläche erhalten durch eine Polymerisierung von Monomeren, welche Ungesättigtheit umfassen, so wie Kohlenstoff-Kohlenstoff- Doppelbindungen oder Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen. Das Polymer kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein.
Die Monomere können zum Beispiel ausgewählt werden aus Mono-, Di- und Poly-/Oligoungesättigten Verbindungen z.B Vinylverbindungen und anderen Verbindungen, welche Ungesättigtheit enthalten. Monomere können Halogensubstituenten enthalten oder nicht, wie Fluor und/oder Chlor. Erläuternde Monomere sind:

(i) Altrene/Allcadiene (so wie Ethylen, Butadien, Propylen und einschließlich substituierter Formen wie Vinylether), Cycloalkene, Monofluorvinyl und Di- und Polyfluorvinylkohlenwasserstoffe (zum Beispiel Tetrafluorethylen), Alken enthaltende Säuren, Ester, Amide, Nitrile etc. zum Beispiel verschiedene Methacry/Acrylverbindungen und
(ii) Vinylarylverbindungen (wie Mono-, Di- und Trivinylbenzole) welche wahlweise substituiert sein können mit zum Beispiel niederen Alkylgruppen (C₁-C₆) etc..

Eine andere Art von Polymeren sind Kondensationspolymere in welchen die Monomere ausgewählt sind aus Verbindungen, welche zwei oder mehr Gruppen aufweisen, ausgewählt unter Amino-, Hydroxy-, Carboxy- etc. Gruppen (sogenannte polyfunktionelle Verbindungen). Besonders betonte Monomere sind Polyaminomonomere, Polycarboxymonomere (einschließlich entsprechender reaktiver Halide, Ester und Anhydride), Polyhydroxymonomere, Amino-Carboxymonomere, Amino-Hydroxymonomere und Hydroxy-Carboxymonomere, in welchen Poly für zwei, drei oder mehr funktionelle Gruppen steht. Polyfunktionelle Verbindungen schließen Verbindungen ein mit einer funktionellen Gruppe, welche zweimal reaktiv ist, zum Beispiel Kohlensäure oder Formaldehyd. Die betrachteten Polymere sind typischerweise Polycarbonate, Polyamide, Polyamine, Polyether etc. Polyether schließen die entsprechenden Siliconanaloga ein wie Silicongummi.
Die Polymere können in einer kreuzvernetzten Form sein.
Das Polymer auf der Oberfläche kann eine Mischung von zwei oder mehr verschiedenen Polymeren)/Copolymer(en) sein. In diesem Fall finden die Wasserkontaktwinkel und ihre Veränderungen, die vorausstehend diskutiert wurden, auf diese Mischungen Anwendung, d. h. die tatsächliche Oberfläche.
Besonders interessante Polymere sind diejenigen, welche eine nicht signifikante Fluoreszenz für Erregungswellenlängen in dem Intervall von 200 – 800 nm haben und Emissionswellenlängen in dem Intervall von 400 – 900 nm. Mit einer nicht signifikanten Fluoreszenz meint man, daß die Fluoreszenzintensität in dem vorausstehend gegebenen Emissionswellenlängenintervall unterhalb von 50% der Fluoreszenzintensität für eine Referenzplastikart sein sollte (= ein Polycarbonat aus Bisphenol A ohne fluoreszierende Zusatzstoffe). Tatsächlich macht es nichts aus, falls die Fluorezenzintensität der Plastikart noch niedriger ist wie < 30 % oder < 15 %, so wie < 5 % oder < 1 % der Fluoreszentintensität der Referenzplastikart. Typische Plastikarten mit einer akzeptablen Fluoreszenz sind Polymere von aliphatischen Monomeren, welche polymerisierbare Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthalten, wie Polymere von Cykloalkenen (z.B Norbornen und substituierte (substituterade) Norbornene), Ethylen, Propylene etc. sowie andere nicht aromatische Polymere von einer hohen Reinheit, z. B. bestimmte Grade von Polymethylmethacrylat.
Nach der Plasmabehandlung, wahlweise nach einem Waschverfahren, um in einer losen Weise gehaltene hydrophile Verbindungen zu entfernen, kann die Oberfläche weiter derivatisiert werden, um eine oder mehrere Arten reaktiver Gruppen aufzuweisen, d. h. Gruppen, welche in der Lage sind andere Verbindungen entweder über eine Art von Affinität oder über eine kovalente Verknüpfung zu binden. Eine Derivatisierung findet bevorzugtermaßen nach dem Waschschritt statt, und ein Beschichtungsschritt kann vorausgehen, zum Beispiel um die Oberfläche mit einer Beschichtung, welche zusätzliche hydrophile Gruppen trägt, zu versehen, welche für eine Derivatisierung verwendet werden können.
Durch das Maskieren bestimmter Teile der Oberfläche und indem man andere Teile vor einer Hydrophilisierung unmaskiert läßt, können hydrophile Muster auf einer hydrophoben Oberfläche erhalten werden. Alternativerweise kann ein hydrophobes Muster auf die Oberfläche nach der Hydrophilisierung gedruckt werden. Diese Techniken können von Wert bei der Herstellung von mikrogefertigten Flüssigkeitstransportsystemen sein. Siehe nachstehend.
Verschiedenartige Verfahren zur Einführung reaktiver Gruppen auf Polymeren, welche hydrophile Gruppen aufweisen, wie Hydroxy-, Amino- oder Carboxy- etc. Gruppen sind dem durchschnittlich geschickten Fachmann im Gebiet bekannt. Gut bekannte Affinitätsgruppen sind geladene Gruppen und Gruppen, welche eine Affinität über Wechselwirkungen anderer Art ausüben, möglicherweise in Kombination mit Ladungs-Ladungs-Wechselwirkungen. Erläuternde Beispiele für geladene Gruppen sind Ionenaustauschgruppen, wie Anionen und Kationen austauschende Gruppen, wobei typische Beispiele Ammoniumionen sind (primäre, sekundäre, tertiäre und quartäre Ammoniumionen), Sulphate, Sulphonate, Phosphate, Phosphonate etc. Erläuternde Beispiele für andere Affinitätsgruppen sind sogenannte Bioaffinitätsgruppen, einschließlich einzelner Mitglieder von Liganden-Rezeptor-Paaren wie Antikörper-Antigen/Hapten, komplementäre Nukleinsäuren, Ig-bindende Proteine – Ig (z.B Protein A oder G – IgG), Lektin-Kohlenhydratstrukturen, Zell-Zell-Anheftungsmoleküle (Fibronektin, Collagen, RGD-Peptide) etc. Eingeschlossen bei den Bioaffiitätsgruppen sind ebenfalls semi- und vollständig synthetische Liganden, welche mehr oder weniger vollständig die nativen Bioaffinitätsliganden nachahmen.
Die hydrophilisierte Oberfläche kann einen signifikanten Teil der Flüssigkeitskontaktoberflächen in Systemen, die für den Transport von wäßrigen Flüssigkeiten gedacht sind, bereitstellen. Diese Systeme können Kanäle haben, welche von kapillaren Abmessungen sein können, zum Beispiel mit einer Entfernung zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden, die ≤ 1000 μm ist, wie ≤ 100 μm oder sogar ≤ 10μm so wie ≤ 1 μm. Diese Systeme können ebenfalls eine oder mehrere Kammern enthalten, welche mit den Kanälen verbunden sind, und Volumina haben, die ≤ 500 μl sind, so wie ≤ 100 μl und sogar ≤ 10 μl so wie ≤ 1 μl. Die Tiefen der Kammern können typischerweise in dem Intervall ≤ 1000 μm liegen so wie ≤ 100 μm so wie ≤ 10 μm oder sogar ≤ 1 μm. Der untere Grenzwert ist immer in einer signifikanten Weise größer als das größte der verwendeten Reagenzien. Der untere Grenzwert liegt typischerweise in dem Bereich von 0,1 – 0,01 μm für Vorrichtungen, welche in einer trockenen Form geliefert werden sollen. Eines oder mehrere der Flüssigkeitstransportsysteme dieser Art können auf einer gewöhnlichen Platte plaziert werden, zum Beispiel auf einer drehbaren, wie einer Scheibe vom CD-Typ. In dem Fall drehbarer Formen, kann die Flüssigkeit durch eines oder mehrere Segmente des Transportsystems durch ein Drehen der Scheibe (Zentripetalkraft) gezwungen werden. In diesem letzten Fall werden die Flüssigkeitstransportsysteme radial plaziert. Andere Arten von Druck erzeugenden Systemen können ebenfalls für den Transport von Flüssigkeit in den Flüssigkeitstransportsystemen, die vorausstehend diskutiert wurden, verwendet werden.
Die Kanäle und/oder Kammern sind definiert durch Flüssigkeitsbarrieren, welche einen Flüssigkeitsfluß leiten sollen. Die Flüssigkeitsbarrieren können in der Form physikalischer Wände, Böden oder Bedeckungen sein. Wände in der Form hydrophober Barrieren zum Leiten von wäßrigen Flüssigkeiten wurden deswegen. vorgeschlagen (WO 9 955 827). Durch das Bedecken einer Oberfläche (I) die hydrophilisiert werden soll, mit einer Maske, welche ein Muster kommunizierender Linien und Punkte unmaskiert läßt und hydrophilisiert, zum Beispiel wie vorausstehend hervorgehoben, wird die Oberfläche (I) ein hydrophiles Muster aufweisen. Wenn man eine hydrophobe Oberfläche (II) (Bedeckung oder Deckel) gegen das hydrophile Muster plaziert und einen Kapillarspalt zwischen den Oberflächen läßt, wird ein Flüssigkeitstransportsystem erhalten werden. Die Oberfläche (II) kann ebenfalls ein hydrophiles Muster haben, welches dem hydrophilen Muster der Oberfläche (I) entspricht. Wie vorausstehend diskutiert, kann das hydrophile Muster ebenfalls erhalten werden, indem man die gesamte Oberfläche hydrophilisiert und dann das gewünschte hydrophobe Muster darauf druckt. Die Bedeckung/der Deckel wird das Verdampfen von Flüssigkeit verhindern und kann durch sie/ihn hindurchgehende Löcher haben, welche für die Zugabe /die Entfernung von Flüssigkeiten gedacht sind.
Eine vorteilhafte Weise, die Bedeckung/den Deckel auf der hydrophoben Oberfläche anzuheften ist das Heißverkleben wie in der WO 0 154 810 beschrieben.
Die Flüssigkeitstransportsysteme der Art, auf die vorausstehend Bezug genommen wird, können ebenfalls Ventile, Pumpen, Filter und dergleichen enthalten.
Die Oberfläche kann verwendet werden für das Durchführen chemischer Reaktionen anorganischer und/oder organischer/biochemischer Natur. Die Oberfläche kann als eine Trägermatrix bei der Chromatographie, für die Zellkultur, für eine chemische Festphasensynthese von Oligo-/Polypeptiden, Oligo-/Polynukleotiden, anderen organischen Polymeren und anderen organischen Verbindungen verwendet werden. Erläuternde Beispiele für Reaktionen, die auf der Oberfläche der Erfindung laufen gelassen werden sollen, sind konventionelle chemische Reaktionen oder Reaktionen, welche auf Affinität beruhen, welche die Wiedererkennung durch das geometrische Passen und Wechselwirkungen, welche auf Wasserstoffbindungen, Van-Der-Waals-Bindungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Ladung-Dipol-Wechselwirkungen, Ladung-Ladung-Wechselwirkungen etc. basieren. Reaktionsgefäße mit inneren Oberflächen, welche gemäß der Erfindung behandelt wurden, haben, können für die Lagerung verschiedenartiger Arten von organischen und anorganischen Chemikalien und/oder Flüssigkeiten verwendet werden. Für die Zellkultivierung werden weitere Details nachstehend gegeben Vorteilhafte weitere Entwicklungen von Oberflächen, welche durch die vorliegende Erfindung gegeben werden, werden in der WO 0 147 637 beschrieben. Bei diesen Entwicklungen wurde die erfinderische Plasmahydrophilisierung an einem Teil angewendet oder an dem vollständigen Flüssigkeitstransportsystem. Nach der Hydrophilisierung wird Polyethylenimin, an welches Monomethoxypolyethylenglycolketten gebunden sind, an die behandelte Oberfläche adsorbiert. Bevorzugte Designs von Flüssigkeitstransportsystemen werden ebenfalls beschrieben.
Das Zellkultivieren kann innerhalb der mikrogefertigten Vorrichtungen der Erfindung ausgeführt werden, welches einschichtige Kultur einschließt, Suspensionskultur etc. und das Kultivieren von Zellaggregaten, Geweben, Biopsien etc. ausschließt. Diese Verwendung umfaßt inhärent die normale Zellkultivierungspraxis.
Die Zellen können verankerungs- oder nicht verankerungsabhängig sein. Sie können von normalem oder von Tumorursprung sein und sie können in der Kultur genetisch manipuliert sein. Sie können von Säugern stammen, von Bakterien, Pilzen (Hefe), Pflanzen, Fisch, Vögeln, Amphibien, Reptilien etc. Unter Bezug auf Säugetierzellen können sie von jedwedem Gewebe stammen, z. B. epithelialen, endothelialen, Fibroblasten-, Muskel-, Nerven-, Pigment-, hämatopoetischen und Keimzellen.
Die Erfindung wird nun erläutert werden durch nicht beschränkende Experimente. Die Erfindung wird weiter definiert in den anhängigen Ansprüchen, welche Teil des Anmeldungstextes sind.
Experimenteller Teil Materialien
Oberflächen (Scheiben, CDs): CD Rohlinge aus Polycarbonat von Bisphenol A und Polymethylmethacrylat, spritzgegossen bei Toolex Alpha AB, Sundbyberg, Schweden. Ungemusterte CD Rohlinge, spritzgegossen aus Zeonex (ein Cycloolefin-Copolymer von Nippon Zeon, Japan) oder Luran KR2536 (ein Styrol-Acrylonitril-Copolymer (SAN) von BASF Deutschland) bei ÅMIC AB Uppsala, Schweden). Die planare (angemusterte) Seite der Scheiben wurde in allen Experimenten verwendet.
Gase: Sauerstoff, Argon und synthetische Luft waren von L'Air Liquide, Frankreich.
Plasmareaktor: Plasma Science PSO500 (BOC Coating Technology) mit per Hand einstellbaren Parametern: Radiofrequenz- (RF) Leistung 0–500W, und Gasflußrate 0–100 oder 0–1000 sccm (Standard cm³/min).
Normalerweise ist der Reaktor PSO500 ausgestattet mit drei Elektrodenplatten, aber nach einem Umbau verblieb nur eine Platte.
Methoden
Waschen: Vor der Plasmabehandlung wurden alle Scheiben in pro Analysi Isopropanol während 2 Minuten untergetaucht, kurz mit 99%-igem Ethanol gespült und mit Hausstickstoff trockengeblasen. Dies wurde getan, um jedwede freisetzenden Mittel zu entfernen, antistatische Mittel etc., welche mit den Plasmabehandlungen interferieren könnten.
Plasmabehandlungen: Die Scheiben wurden in dem Plasmareaktor in einer von zwei Positionen plaziert, entweder auf einem Plastikträger, 20,5 cm vom Boden der Kammer entfernt oder auf Glasträgern, welche auf der Elektrodenplatte. (45 cm von dem Boden der Kammer entfernt) plaziert waren. Nach einer Evakuierung auf einen Basisdruck von 60 mTorr, wurde der Gasfluß auf das gewünschte Niveau eingestellt. Die RF-Leistung wurde dann angeschaltet für die beabsichtigte Zeit, und die Reaktorkammer wurde schließlich mit Umgebungsluft belüftet.
Messungen des Kontaktwinkels: Direkt nach der Behandlung wurde der Gleichgewichtswasserkontaktwinkel gemessen mit dem Verfahren des festsitzenden Tropfens (sessile drop method) auf einer Ramé-Hart-Goniometerbank. Für jede Probe wurde sechs Messungen durchgeführt (zwei Seiten von jedem von drei Tröpfchen). Die Kontaktwinkelmessungen wurden ebenfalls durchgeführt nachdem die Plasma-behandelten Scheiben zwei Minuten lang in 70%-igem Ethanol/Wasser untergetaucht worden waren und mit Hausstickstoff trockengeblasen worden waren. Die Messungen wurde innerhalb von 20 Sekunden gemacht, nachdem die Flüssigkeit angewendet worden war, um Veränderungen im Kontaktwinkel, z. B. aufgrund von einem Verdampfen der Tröpfchen zu vermeiden.
Kontrolle auf die Einführung von Kreuzvernetzungen: Das Polymermaterial wurde in einem geeigneten Lösemittel für das ursprüngliche Polymer gelöst, aber nicht für Polymerketten, welche während der Plasmabehandlung vor und nach den Gasplasmabehandlungen kreuzvernetzt wurden. Das Vorhandensein jedweden unlöslichen Materials nach der Behandlung wurde als ein Anzeichen für das Einführen von Kreuzvernetzungen genommen.
Kontrolle der Einführung polarer Gruppen, welche Sauerstoff enthalten: Vorläufige Studien durch ESCA zeigten, daß die Muster dieser Gruppen auf der Oberfläche sich nach einer Gasplasmabehandlung in einer Art veränderten, welche einen Anstieg bei dem Oberflächen-gebundenen Sauerstoff nahelegte. ESCA kann verwendet werden, um die verschiedenartigen polaren/geladenen Gruppen zu bestimmen, welche von einer Wichtigkeit für das Kultivieren von Zellen sein können.
Lagerungsstudie: Die plasmabehandelten Scheiben wurden in Polystyrolpetrischalen plaziert und unter Umgebungslaborbedingungen gelagert. In regelmäßigen Intervallen wurden kleine Stücke abgeschnitten und der sofortige Wasserkontaktwinkel gemessen, sowohl in direkter Weise als auch nach einem Untertauchen in 70%-igem Ethanol/Wasser. Die abgeschnittenen Proben wurden nach den Messungen verworfen.
Kriterien zur Akzeptanz: Das vorläufige Akzeptanzkriterium war, daß der Wasserkontaktwinkel 120° oder geringer nach einem Waschen in 70%-igem Ethanol sein sollte.
Zellkultur
Verfahren zur Bewertung von Oberflächen:
Die Zellkultur wurde als ein Verfahren zur Bewertung der plasmabehandelten Oberflächen verwendet, da Zellen extrem hohe Anforderungen an ihre Unterlage (substratum) stellen.
Stücke von plasmabehandeltem Material wurden in Multivertiefungs- bzw. Multiwellplatten plaziert, eine Suspension von Zellen in Kulturmedium wurde zu jeder Vertiefung bzw. zu jedem Well zugegeben, und die Platten wurden, in einer Zellkulturatmosphäre verschiedene Zeiten lang inkubiert. Die Zelladhäsion, Morphologie und Proliferation wurden mikroskopisch und gelegentlich durch die Verwendung von Immuncytochemie gegen Zellproliferationsmarker und adhäsive Kontakte bewertet. Vorläufige Ergebnisse haben offengelegt, daß die plasmabehandelten Oberflächen für Zellkultur verwendet werden können und daß die Zellen die notwendigen Charakteristika für ein optimales Verhalten aufweisen. Solche Charakteristika schließen die Adhäsion von nahezu allen plattierten Zellen in einem gleichmäßigen Muster ein, ein richtiges Ausbreiten der Zelle auf der Materialoberfläche, Zeichen normaler Zellbeweglichkeit und Zellteilung. Pathologische Zeichen einschließlich von Vakuolen, exzessive Mengen an lysosomalen Granula, die Bildung von Ausstülpungen (blebbing), oder die Membranzerstörung waren nicht signifikant. Die bisher getesteten Zelllinien schließen MRC5 (normale Lungenfibroblasten), HeLa (Zervixkarzinomzellen von epithelartigem Ursprung), Chang (Hepatom, Leberzellen) ein. Die Zellen wurden so ausgewählt, daß sie einen weiten Bereich von Ansprüchen an die Oberflächen abdecken. Nicht verankerungsabhängige Zellen stellen sehr kleine Ansprüche an die Oberflächen als solche. Ein Beispiel für solche Zellen (Raji Lymphom) wurde in einer erfolgreichen Weise in Gegenwart der plasmabehandelten Oberflächen kultiviert.
Unsere Ergebnisse legen wirksame Zellkultivierungseigenschaften für unsere erfinderischen plasmahydrophilisierten Oberflächen nahe. Eine effiziente Zelladhäsion und ein effizientes Wachstum konnten für fibroblastenartige Zellen auf Oberflächen mit Wasserkontaktwinkeln in dem Intervall von 10–40° und für epithelartige Zellen in dem Intervall von 5–40° erreicht werden.
Ergebnisse
Planare CD-Scheiben plasmabehandelt
Plasma Science PSO500 Reaktor mit einer Elektrodenplatte
Proben plaziert auf einem Polypropylenträger 20 cm von dem Reaktorkammerboden im Zentrum der Kammer.

Claims

Verwendung einer im Gasplasma hydrophilisierten Oberfläche eines aus Kunststoffmaterial hergestellten Substrats als Flüssigkeitskontaktoberfläche in einem Flüssigkeitstransportsystem einer mikrogefertigten Vorrichtung, wobei das Flüssigkeitstransportsystem Kanäle und Kammern mit einer Tiefe ≤ 1000 μm umfaßt, definiert in der Oberfläche und bedeckt mit einem Oberteil, wobei die im Gasplasma hydrophilisierte Oberfläche a) einen Wasserkontaktwinkel ≤ 30° aufweist, welcher sich um nicht mehr als ± 20% und/oder ± 5° durch Waschen mit 70%-igem Ethanol, wie im experimentellen Teil definiert, verändert, und b) durch ein Verfahren erhalten worden ist, umfassend die Schritte: (i) Vorsehen einer nicht-hydrophilisierten Form des Substrats, bei welcher die Oberfläche einen Wasserkontaktwinkel ≥ 30° aufweist; (ii) Behandeln der in Schritt (i) vorgesehenen Oberfläche des Substrats in einem Gasplasma eines nicht-polymerisierbaren Gases bei einer Plasmaintensität, welche im Intervall von ≥ 5 W/cm³/min gewählt wird.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Wasserkontaktwinkel der im Gasplasma hydrophilisierten Oberfläche sich um nicht mehr als 10° erhöht während der Lagerung über einen Monat in trockener Form oder in wässriger Atmosphäre oder in einer wässrigen Flüssigkeit.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–2, wobei das Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren im Anschluß an Schritt (ii) den Schritt (iii) umfaßt, bei dem die in Schritt (ii) erhaltene Oberfläche mit einem Lösungsmittel gewaschen wird, gewählt aus Wasser, einem wassermischbaren Lösungsmittel oder einer Mischung hiervon.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–3, wobei die im Gasplasma hydrophilisierte Oberfläche einen Wasserkontaktwinkel ≤ 20° aufweist.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–4, wobei Schritt (ii) bei einem Druck von weniger als 100 mTorr durchgeführt worden ist.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–5, wobei das nichtpolymerisierbare Gas Sauerstoff, Stickstoff, ein Edelgas, Kohlendioxid oder Wasserdampf enthalten hat.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–6, wobei die Oberfläche im Anschluß an das Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren derivatisiert worden ist, um Anionenaustauschgruppen, Kationenaustauschgruppen, amphotere Gruppen, Hydroxygruppen, Bioaffinitätsgruppen und/oder Chelatbildungsgruppen zu zeigen.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–7, wobei das Kunststoffmaterial aus Polymermaterialien gewählt ist, welche erhalten wurden durch Polymerisation von Monomeren, welche Ungesättigtheit enthalten und/oder Kondensationspolymere sind.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–8, wobei die mikrogefertigte Vorrichtung ein oder mehrere Flüssigkeitstransportsysteme umfaßt, welche auf einer Platte vorliegen, und unter Ausnützung von Zentripetalkraft rotierbar ist, um die Flüssigkeit durch ein oder mehrere Segmente eines Flüssigkeitstransportsystems zu zwingen.
Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1–9, wobei die Flüssigkeitskontaktoberfläche eine ausreichende Hydrophilizität für die Einführung einer wässrigen Flüssigkeit durch Selbstansaugung besitzt.
Mikrogefertigte Vorrichtung, welche ein Flüssigkeitstransportsystem umfaßt, in welchem Kanäle und Kammern mit einer Tiefe ≤ 1000 μm existieren, definiert in einer Oberfläche eines aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Substrats und bedeckt durch ein Oberteil, wobei mindestens ein Teil der Oberfläche eine Flüssigkeitskontaktoberfläche in dem Flüssigkeitstransportsystem ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskontaktoberfläche einen Wasserkontaktwinkel ≤ 30° aufweist, welcher Wasserkontaktwinkel sich um nicht mehr als ± 20% und/oder ± 5° durch Waschen mit 70%-igem Ethanol, wie im experimentellen, Teil definiert, verändert, und durch ein Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren erhalten worden ist, worin das Gas in dem Plasma nicht polymerisierbar war, und wobei die Plasmaintensität im Intervall von ≥ 5 W/cm³/min gewählt ist.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkontaktwinkel ≤ 20° ist.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkontaktwinkel der im Gasplasma hydrophilisierten Oberfläche sich um nicht mehr als 10° erhöht während der Lagerung über einen Monat in trockener Form oder in wässriger Atmosphäre oder in einer wässrigen Flüssigkeit.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren den Schritt umfaßt: Vorsehen des Substrats in einer nicht-hydrophilisierten Form, worin die Oberfläche einen Wasserkontaktwinkel ≥ 30° aufweist.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren im Anschluß an die Behandlung in dem nicht-polymerisierbaren Gas einen Schritt umfaßt, bei dem die Oberfläche mit einem Lösungsmittel, gewählt aus Wasser, einem wassermischbaren Lösungsmittel und einer Mischung hiervon, gewaschen wird.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem bei dem Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren verwendeten Gasplasma-Reaktor weniger als 100 mTorr betragen hat.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–16, dadurch gekennzeichnet, daß das bei dem Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren verwendete, nicht-polymerisierbare Gas Sauerstoff, Stickstoff, ein Edelgas, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Wasserdampf enthalten hat.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–17, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskontaktoberfläche im Anschluß an das Gasplasma-Hydrophilisierungsverfahren derivatisiert worden ist, um Anionenaustauschgruppen, Kationenaustauschgruppen, amphotere Gruppen, Hydroxygruppen, Bioaffinitätsgruppen und/oder Chelatbildungsgruppen zu zeigen.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial aus Polymermaterialien gewählt ist, welche erhalten wurden durch Polymerisation von Monomeren, welche Ungesättigtheit enthalten und/oder Kondensationspolymere sind.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–19, dadurch gekennzeichnet, daß die mikrogefertigte Vorrichtung ein oder mehrere Flüssigkeitstransportsysteme umfaßt, welche auf einer Platte angeordnet sind, und unter Ausnützung von Zentrifugalkraft rotierbar ist, um die Flüssigkeit durch ein oder mehrere Segmente eines Flüssigkeitstransportsystems zu zwingen.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–20, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskontaktoberfläche eine ausreichende Hydrophilizität für die Einführung einer wässrigen Flüssigkeit durch Selbstansaugung besitzt.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–21, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein Polymer aus aliphatischen Monomeren umfaßt.
Mikrogefertigte Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11–22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein Polymer von Norbornen oder substituiertem Norbornen umfaßt.