Macromolecular avenues for the creation of bio-inspired hierarchically structured surfaces

Abstract

Biomedical applications often rely on surface adherent architectures such as polymer brushes to prevent adverse nonspecific interactions between materials used in biomedicine and contacting biological fluids. Commonly, "grafting-to" (GT) and "grafting-from" (GF) methods are used to attain the polymer brush architecture on various surfaces. This study investigates the grafting density and antifouling effectiveness of poly[N-(2-hydroxypropyl) methacrylamide] (poly(HPMA)) brushes synthesized via reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization, employing both GT and GF techniques. To determine the molar masses of solution-born and GF poly(HPMA), size exclusion chromatography (SEC) equipped with multiple angle laser light scattering (MALS) and atomic force microscopy (AFM)-based single-molecule force spectroscopy (SMFS) were combined and thoroughly used. Furthermore, the impact of solvent effects on polymer brush propagation kinetics during the concomitant surface-initiated- (SI-) RAFT process between surface and solution was investigated. Experimental findings revealed discrepancies between GF and solution-born poly(HPMA) chains. Notably, solvent composition influenced both the propagation rate and the inferred grafting density of surface-grafted poly(HPMA) due to variations in...

Pro potlačení nežádoucích nespecifických interakcí mezi materiály používanými v biomedicínských aplikacích a biologickými tekutinami se často využívá pokrytí jejich povrchu polymerními kartáči. Modifikaci je možnou provést metodou "roubování na" (GT) nebo "roubování z" (GF). Tato práce se zabývá studiem hustoty roubování a účinnosti proti zanášení u poly[N-(2-hydroxypropyl) methakrylamidových] (poly(HPMA)) kartáčů syntetizovaných pomocí polymerace s vratným adičně-fragmentačním přenosem řetězce (RAFT) s využitím technik GT i GF. Ke stanovení molárních hmotností poly(HPMA) připraveného v roztoku a na povrchu byla kombinována a důkladně využita rozměrově vylučovací chromatografie (SEC) vybavená více úhlovým detektorem rozptylu světla (MALS) a silová spektroskopie jedné molekuly (SMFS) založená na mikroskopii atomárních sil (AFM). Dále byl zkoumán vliv rozpouštědla na kinetiku růstu polymerních kartáčů během povrchově iniciované polymerizace (SI-RAFT). Byly experimentálně zjištěny rozdíly mezi řetězci poly(HPMA) narostlými z povrchu a vzniklými v roztoku. Zejména složení rozpouštědla ovlivnilo rychlost propagace i odvozenou hustotu roubování z povrchu narostlého poly(HPMA) v důsledku změn v botnání polymeru, které se připisují vodíkovým vazbám. Tato práce využívá kombinace metod SEC-MALS a AFM-SMFS...