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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/10589/107061

Autore: MORENA, FRANCESCA
MONGELLI, MARTINA
Relatore: TURRI, STEFANO
Settore Scientifico Disciplinare: ING-IND/22 SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI
Data: 29-apr-2015
Anno Accademico: 2014/2015
Titolo: Tecnologie fotolitografiche e soft-litografiche per la realizzazione di patterns biomolecolari su superfici antifouling di perfluoropolieteri
Abstract italiano: Questo lavoro di ricerca si propone di realizzare patterns biomolecolari per l’immobilizzazione di globuli rossi infettati dal Plasmodium della malaria su un substrato anti-fouling e fouling-release. Un array di eparina, che risulta altamente selettivo e consente la disposizione ordinata di cellule target sul substrato, è stato depositato su una superficie di perfluoropolietere-uretano-dimetacrilato (PFPE-DMA). Due tipi di materiali sono stati esplorati e le loro performance messe a confronto, decidendo infine di utilizzare un blend composto, 50:50, dai due PFPE-DMAs di diverso peso molecolare che permettesse di mediare i loro vantaggi e svantaggi. Diverse strategie sono state adottate per la realizzazione di tali patterns sfruttando la capacità di biomolecole con gruppi fotoreattivi di legarsi al substrato, contenente gruppi metacrilici reattivi, in seguito all'esposizione alla luce UV: (i) legare, tramite micro-contanct printing, eparina biotinilata ad un pattern sottostante di avidina, a sua volta autoassemblata su un pattern di fotobiotina legato chimicamente al substrato, sfruttando la nota affinità tra avidina e biotina; (ii) eparina funzionalizzata con gruppi metacrilici è stata legata chimicamente, tramite fotolitografia, al substrato. Dispositivi microfluidici sono stati realizzati con due metodologie, la fotolitografia e la replica molding. Sono state inoltre realizzate superfici in PFPE-DMAs con microstrutture, le cui estremità sono state funzionalizzate con patterns biomolecolari di eparina, tramite micro-contact printing. Dispositivi microfluidici possono integrare superfici 2D e 3D funzionalizzate con l’array di eparina permettendo un'immobilizzazione maggiormente selettiva delle cellule target in condizioni dinamiche, nelle quali è possibile sfruttare al massimo le potenzialità fouling-release dei PFPE-DMAs utilizzati. Test cellulari statici effettuati sugli arrays di eparina biotinilata, incubati con un campione di sangue infetto, hanno confermato che le cellule formano agglomerati in corrispondenza degli spots, mentre le proprietà antifouling dei substrati non favoriscono l'adesione aspecifica sul resto della superficie non coperta dal pattern.
Abstract inglese: The aim of this work, is realize heparin array by exploiting photolithografic process and micro-contact-printing in order to capture red blood cells infected by Plasmodium Falciparum (pRBCs), the malaria parasite, onto anti-fouling/fouling release UV-curable perfluoropolyether (PFPE-DMA) substrate. Two PFPE-DMAs materials were evaluated and their performance compared. Finally, it was decided to use a blend composed of two different molecular weight PFPE-DMAs in equal parts. Heparin was chosen because of its role as competitors towards pRBCs, which during the blood phase bind healthy red blood cells, with serious consequences including death. Heparin arrays are highly selective thus allowing an orderly arrangement of target cells on the substrate. Two different strategies were employed for heparin patterning: (i) biotinylated-heparin was linked to avidin patterned on an underlying photobiotin array, chemically linked to the substrate and obtained by μ-contact printing, exploiting the high affinity between biotin and avidin; (ii) methacrylated-heparin was directly bound to the unreacted double bonds of a partially cross-linked PFPE surface through a photo-lithographic process. The first method is characterized by high versatility, indeed any biotinylated molecule may bind the avidin array, and this method offers the possibility of isolating different rare cells. The photolithographic method allows the pattern realization in a single step, because it provides a direct grafting of the biomolecule onto the substrate. The patterned surfaces could be integrated in microfluidic devices. These devices were produced by two methods, photolithography and replica molding. Also microstructured PFPE-DMA surfaces were created, and the microstructure ends were functionalized by micro-contact printing with heparin pattern. Microfluidic devices with integrated surface functionalized with biomolecular baits allow more selective immobilization of target cells under dynamic conditions, thus better exploiting the antifouling and fouling-release PFPE-DMAs properties. Furthermore, the use of microstructured microchannels allows a better interaction biomolecule bait-target cell.
Parole chiave in italiano: antifouling; fouling release; eparina; pattern; microarray; perfluoropolietere; eritrocita; malaria; microfluidica; fotolitografia; micro-contact printing; fotobiotina-avidina; immobilizzazione cellulare
Parole chiave in in inglese: antifouling; fouling release; heparin; pattern; microarray; perfluoropolyether; red blood cell; malaria; microfluidics; photolithography; micro-contact printing; photobiotin-avidin; cell sorting
Lingua: ita
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