在先進(jìn)材料、生物醫(yī)學(xué)、微流控、體外診斷和傳感器等研究領(lǐng)域材料本身的性能往往并不是決定最終產(chǎn)品表現(xiàn)的唯一因素。很多時候真正影響材料與生物體系、液體、細(xì)胞以及其他材料之間相互作用的是材料最外層極薄的表面界面。瑞士SuSoS AG長期專注于表面科學(xué)與功能涂層技術(shù)通過納米級薄膜、聚合物涂層以及仿生界面化學(xué)對玻璃、聚合物、金屬、金屬氧化物以及納米顆粒等材料進(jìn)行表面功能化。其核心理念是通過對材料表面進(jìn)行精確調(diào)控使原本具有特定體相性質(zhì)的材料獲得新的界面特性從而滿足生物檢測、細(xì)胞培養(yǎng)、微流控、醫(yī)療器械以及納米材料等領(lǐng)域?qū)Ρ砻嫘阅艿奶厥庑枨?。一、為什么材料表面如此重要在很多實驗和產(chǎn)品體系中材料的主體結(jié)構(gòu)只負(fù)責(zé)提供機械強度、導(dǎo)電性、透明性或其他基礎(chǔ)性能而真正與外部環(huán)境發(fā)生直接作用的通常只有最外層表面。例如玻璃具有良好的透明性和阻隔性能但其表面可能需要進(jìn)一步進(jìn)行生物功能化PP、PTFE、ABS、COC等聚合物具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性卻往往存在表面疏水、難以進(jìn)行共價結(jié)合的問題金屬和金屬氧化物則可能需要特殊的界面化學(xué)才能實現(xiàn)穩(wěn)定的分子固定。因此在先進(jìn)材料設(shè)計中“材料是什么”與“材料表面是什么”實際上是兩個不同的問題。SuSoS專注的正是這一材料界面層。將重點概括為對材料表面幾十納米范圍內(nèi)的化學(xué)、物理和生物特性進(jìn)行控制通過非常薄的功能層改變材料與外部環(huán)境之間的相互作用。二、SuSoS核心技術(shù)超薄功能涂層與表面化學(xué)SuSoS的技術(shù)體系建立在表面科學(xué)、聚合物化學(xué)、界面化學(xué)以及生物材料等多個領(lǐng)域之上。其核心產(chǎn)品和技術(shù)平臺主要包括PAcrAm?、AziGrip4?、Nitrocatechols以及PLL-g-PEG等。這些技術(shù)并不是簡單地在材料表面增加一層厚膜而是通過分子尺度的界面設(shè)計實現(xiàn)粘附、抗污染、特異性結(jié)合、親水/疏水調(diào)控以及潤滑等功能。SuSoS官方資料顯示其部分功能涂層厚度僅為數(shù)納米因此在微流控通道、膜孔以及其他微結(jié)構(gòu)中通常不會產(chǎn)生明顯的堵塞問題。三、PAcrAm?多模式表面功能化平臺PAcrAm?是SuSoS的重要表面功能化技術(shù)平臺之一其特點是通過多模式結(jié)合機制使涂層能夠適用于多種不同類型的材料表面。該技術(shù)可以用于聚合物、玻璃、金屬氧化物以及金屬納米顆粒等多種基材。例如官方資料列出的適用材料包括Al?O?、Ta?O?、ITO、TiO?、ZrO?、Fe?O?等金屬氧化物以及Au、Pt、Ag等金屬納米顆粒。PAcrAm?的一大技術(shù)價值在于可以在材料表面形成具有自限制特征的單分子層同時引入抗非特異性吸附或特異性生物結(jié)合功能。在生物材料研究中這種設(shè)計非常重要。傳統(tǒng)表面處理有時只能解決“讓分子粘上去”的問題但對于診斷、細(xì)胞培養(yǎng)和生物傳感器而言更重要的是控制“哪些分子可以結(jié)合、哪些分子不能結(jié)合”。PAcrAm?可以進(jìn)一步結(jié)合點擊化學(xué)體系在表面引入生物素、RGD肽、抗體以及其他具有DBCO或BCN標(biāo)記的功能分子從而實現(xiàn)更精確的表面生物功能化。四、AziGrip4?用于界面粘附與分子級“膠水”設(shè)計不同材料之間的粘附一直是先進(jìn)器件制造中的關(guān)鍵問題。玻璃與玻璃、玻璃與聚合物、聚合物與聚合物以及金屬與聚合物等不同材料之間由于表面化學(xué)性質(zhì)存在明顯差異傳統(tǒng)粘接劑或者表面處理方法可能難以同時滿足強度、穩(wěn)定性、加工溫度和生物兼容性要求。SuSoS開發(fā)的AziGrip4?是一種基于疊氮基團化學(xué)的表面粘附促進(jìn)技術(shù)。其核心思路是通過涂層和后續(xù)UV或溫度固化在不同材料之間形成分子級的連接界面。SuSoS將其稱為“Molecular Super-Glue”即分子級超級膠。AziGrip4?不僅可以用于材料粘接也可以進(jìn)一步用于表面親水化、生物分子固定以及圖案化表面構(gòu)建。例如通過特定波長的UV處理可以對材料表面不同區(qū)域進(jìn)行選擇性功能化從而形成具有空間差異的親水/疏水區(qū)域。這對于微流控芯片、生物傳感器以及多重檢測平臺具有重要意義。五、PLL-g-PEG經(jīng)典的抗非特異性吸附表面體系PLL-g-PEG是SuSoS另一項重要的表面功能化技術(shù)。其基本結(jié)構(gòu)由聚L-賴氨酸PLL骨架以及接枝的聚乙二醇PEG鏈組成。PLL骨架可以通過靜電作用與基材表面相互作用而PEG側(cè)鏈則在表面形成聚合物刷層從而降低蛋白質(zhì)以及其他生物大分子的非特異性吸附。這一特性使PLL-g-PEG非常適合用于需要低背景、低吸附或抗污染的生物界面。目前這類表面功能化體系可應(yīng)用于非特異性吸附抑制、細(xì)胞圖案化、生物傳感、微流控、顆粒與纖維表面修飾以及AFM探針和植入材料等研究方向。SuSoS同時提供基于水溶液的dip-and-rinse處理方式不需要復(fù)雜的高端設(shè)備。六、SuSoS在生物傳感與體外診斷中的應(yīng)用對于生物傳感器和IVD產(chǎn)品而言表面往往同時面臨兩個看似矛盾的需求一方面需要讓目標(biāo)分子高效、特異性地結(jié)合另一方面又必須盡可能避免血液、血清等復(fù)雜樣本中的其他蛋白質(zhì)和生物分子發(fā)生非特異性吸附。如果非特異性吸附過強就可能造成檢測背景升高、信噪比降低以及結(jié)果重復(fù)性下降。SuSoS通過將特異性結(jié)合位點與non-fouling抗污染功能結(jié)合實現(xiàn)“目標(biāo)分子可以結(jié)合而其他分子盡量不結(jié)合”的表面環(huán)境。其相關(guān)技術(shù)可用于POC體外診斷、蛋白質(zhì)檢測、生物傳感器以及其他表面分析體系。七、SuSoS的技術(shù)定位從“材料供應(yīng)”走向“界面工程”從產(chǎn)品和技術(shù)體系來看SuSoS最值得關(guān)注的地方并不是某一種單獨的化學(xué)品而是其圍繞**Surface Functionalization表面功能化**建立起來的完整技術(shù)體系。其技術(shù)可以概括為材料基底 → 表面改性 → 界面功能化 → 生物/化學(xué)分子固定 → 性能表征 → 工藝放大這種模式使SuSoS能夠覆蓋從科研材料到醫(yī)療器械、體外診斷、微流控和生物傳感器等多個應(yīng)用場景。尤其對于納米材料、生物材料和先進(jìn)器件研究而言材料表面往往是決定最終性能的重要環(huán)節(jié)。通過納米級薄膜和分子級界面化學(xué)可以在不改變主體材料核心性質(zhì)的情況下對親水性、疏水性、潤滑性、抗污染性、細(xì)胞黏附性以及特異性結(jié)合能力進(jìn)行精確調(diào)控。八、總結(jié)SuSoS是一家以表面科學(xué)和功能涂層技術(shù)為核心的瑞士技術(shù)型企業(yè)其優(yōu)勢集中在超薄表面涂層、界面粘附、抗非特異性吸附、特異性生物功能化、納米顆粒表面修飾以及潤滑表面設(shè)計等方向。從PAcrAm?、AziGrip4?到Nitrocatechols和PLL-g-PEGSuSoS形成了較為完整的表面功能化技術(shù)平臺并將這些技術(shù)應(yīng)用于生物傳感、IVD診斷、細(xì)胞培養(yǎng)、微流控、醫(yī)療器械以及納米材料等領(lǐng)域。對于科研人員而言SuSoS的價值不僅在于提供某一種表面活性化學(xué)品更在于其能夠圍繞“基材—界面—功能—應(yīng)用”這一完整鏈條提供解決方案。對于需要進(jìn)行納米顆粒表面修飾、生物材料功能化、微流控芯片表面處理、抗蛋白吸附以及特異性生物分子固定的研究項目SuSoS的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)值得重點關(guān)注。#SuSoS#SuSoS表面功能化#表面涂層#納米材料表面修飾#PAcrAm?#AziGrip4?#PLL-g-PEG#Nitrocatechols#非特異性吸附#納米顆粒功能化#生物傳感器#微流控#細(xì)胞培養(yǎng)#IVD#功能化涂層#