Nano-structured multicomponent plasma polymers for controlled immobilization of biomolecules

Abstract

Název práce: Nanostrukturované plazmové polymery pro řízenou imobilizaci biomolekul Autor: Iurii Melnichuk Katedra/Ústav: Katedra Makromolekulární Fyziky/Univerzita Karlova Vedoucí doktorské práce: Doc. Ing. Andrey Shukurov, Ph.D. Abstrakt: V této práci studujeme možnosti aplikace nanostruktur při funkcionalizaci povrchů pro interakce s biomolekulami. V první části práce zkoumáme vznik a počáteční stadia růstu tenkých nano- strukturovaných polymerních vrstev nanášených metodou vakuové termální depozice. Růst polyethylenových (PE) ostrůvků je diskutován jak z hlediska kinetických rovnic, tak pomocí teorie dynamického škalování. Druhá část práce je věnována imobilizaci proteinů prostřednictvím kovalentního navázáni na nano- strukturované povrchy aktivované bariérovým výbojem. Diskutujeme jak ovlivňuje morfologie povrchu a přítomnost tropoelastinu proces přežívání buněk na takových površích. Ultra-tenké hydrokarbonové vrstvy schopné imobilizace proteinů jsou vytvořeny metodou plazmové polymerace. Mezi hlavní výsledky práce patří stanovení kritického rozměru ostrůvků a objasnění průběhu nukleace v počáteční fázi jejich růstu. Ošetření PE nanostruktur atmosférickým nízko-teplotním plazmatem vede k jednoduché a účinné kovalentní imobilizaci proteinů na povrchu. Chování buněk na takových površích je závislé na...

Title: Nano-structured multicomponent plasma polymers for controlled immobilization of biomolecules Author: Iurii Melnichuk Department / Institute: Department of Macromolecular Physics/Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Doc. Ing. Andrey Shukurov, Ph.D. Abstract: The aim of this thesis is to highlight the feasibility of tailored nano- structures in functionalizing surfaces for biointerfacial interactions. Development of new techniques for the production of nanoscaled biomaterials can be of use in a variety of medical and biological applications, e.g. biosensors, microarrays, drug sensors, implants, blood-contacting devices. This thesis first examines the early stages of nano-structured thin film growth fabricated by vapor phase deposition of poly(ethylene). We discuss island growth within a framework of rate equation theory, dynamic scaling theory and capture zone distribution. In a second stage, we test dielectric barrier discharge to activate PE nano-pattern for covalent immobilization of proteins. Finally, we assess cell behavior on surfaces in dependence on morphology and the presence of cell adhesive protein tropoelastin. We employ plasma polymerization to produce ultrathin hydrocarbon layer capable of protein anchoring. The thesis findings for the first time manifest the critical...