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(shí)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(zhǎng)期專注于表面科學(xué)與功能涂層技術(shù)通過(guò)納米級(jí)薄膜、聚合物涂層以及仿生界面化學(xué)對(duì)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(guò)對(duì)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(cè)、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?shí)驗(yàn)和產(chǎn)品體系中材料的主體結(jié)構(gòu)只負(fù)責(zé)提供機(jī)械強(qiáng)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(jià)結(jié)合的問(wèn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的分子固定。因此在先進(jìn)材料設(shè)計(jì)中“材料是什么”與“材料表面是什么”實(shí)際上是兩個(gè)不同的問(wèn)題。SuSoS專注的正是這一材料界面層。將重點(diǎn)概括為對(duì)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(guò)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(gè)領(lǐng)域之上。其核心產(chǎn)品和技術(shù)平臺(tái)主要包括PAcrAm?、AziGrip4?、Nitrocatechols以及PLL-g-PEG等。這些技術(shù)并不是簡(jiǎn)單地在材料表面增加一層厚膜而是通過(guò)分子尺度的界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)粘附、抗污染、特異性結(jié)合、親水/疏水調(diào)控以及潤(rùn)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(huì)產(chǎn)生明顯的堵塞問(wèn)題。三、PAcrAm?多模式表面功能化平臺(tái)PAcrAm?是SuSoS的重要表面功能化技術(shù)平臺(tái)之一其特點(diǎn)是通過(guò)多模式結(jié)合機(jī)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(jià)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(shí)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(jì)非常重要。傳統(tǒng)表面處理有時(shí)只能解決“讓分子粘上去”的問(wèn)題但對(duì)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(diǎn)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(shí)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(jí)“膠水”設(shè)計(jì)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(wèn)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(shí)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性、加工溫度和生物兼容性要求。SuSoS開(kāi)發(fā)的AziGrip4?是一種基于疊氮基團(tuán)化學(xué)的表面粘附促進(jìn)技術(shù)。其核心思路是通過(guò)涂層和后續(xù)UV或溫度固化在不同材料之間形成分子級(jí)的連接界面。SuSoS將其稱為“Molecular Super-Glue”即分子級(jí)超級(jí)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(guò)特定波長(zhǎng)的UV處理可以對(duì)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(duì)于微流控芯片、生物傳感器以及多重檢測(cè)平臺(tái)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(xiàng)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(guò)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(shí)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(duì)于生物傳感器和IVD產(chǎn)品而言表面往往同時(shí)面臨兩個(gè)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(guò)強(qiáng)就可能造成檢測(cè)背景升高、信噪比降低以及結(jié)果重復(fù)性下降。SuSoS通過(guò)將特異性結(jié)合位點(diǎn)與non-fouling抗污染功能結(jié)合實(shí)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(cè)、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(lái)看SuSoS最值得關(guān)注的地方并不是某一種單獨(dú)的化學(xué)品而是其圍繞**Surface Functionalization表面功能化**建立起來(lái)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(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。尤其對(duì)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(guò)納米級(jí)薄膜和分子級(jí)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(duì)親水性、疏水性、潤(rùn)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(shì)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(rùn)滑表面設(shè)計(jì)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(tái)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(duì)于科研人員而言SuSoS的價(jià)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(duì)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(xiàng)目SuSoS的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)值得重點(diǎn)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#