title: Synthesis of biomimetic surfaces under permanent in situ FTIR ATR monitoring
Creators: name: Matijašević, Jasmina
Publisher: name: :none
Year: 2008

description: In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von 7-Octenyltrichlorsilan (7-OCTS) im Bezug auf die Verwendung als Bindeglied organischer Substanzen (z.B. Proteine) und anorganischer hydroxylierter Oberflächen (Germanium) untersucht. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf eine genaue quantitative Beschreibung der Schichtentstehung, der resultierenden Oberflächenkonzentration und der chemischen Oberflächenreaktion gelegt. Als Messmethoden wurden mit der SBSR (Single Beam Sample Reference) Methode und modulierter Anregung (ME modulated excitation) zwei spezielle Methoden der FTIR (Fourier Transform Infrared) - ATR (Attenuated Total Reflection) Spektroskopie eingesetzt. Die sich selbst anordnende Schicht der hoch reaktiven Substanz 7-OTCS wurde auf der Oberfläche eines Germanium-MIRE (multiple internal reflection element) hergestellt. Für die Auswertung hatte die genaue Kompensation der Hintergrundabsorption der 7-Octenylsilan-Schicht in den zeitaufgelösten Spektren sowie in den Spektren der fertigen Schicht höchste Priorität, wofür ein spezieller Algorithmus entwickelt wurde, der eine automatische Kompensation von gelöstem Stoff und Lösungsmittel zulässt. Der zweite Schritt in der Herstellung dieser Schicht mit selektiver Oberfläche betrifft die Oxidation der endständigen C=C Doppelbindungen des Silans durch Ozon. Die Reaktion mit Ozon führte direkt zu den gewünschten Carbonsäuregruppen. Die sogenannte "activated ester" Methode diente zur chemischen Modifizierung der Carboxylgruppen des Silans in N-hydroxysuccinimid Ester Gruppen. Im letzten Schritt wurden Glucosamin und Amino-dextran auf dieser Oberfläche kovalent gebunden. Verglichen mit einer reinen Oberfläche eines Ge-MIRE zeigten beide Arten der saccharid-modifizierten Oberflächen eine um 70-80% geringere nicht-spezifische Proteinadsorption. Der Vorteil der Verwendung derart modifizierter Oberflächen für biomedizinische Anwendungen sind Biokompatibilität und Stabilität gegenüber Abbauvorgängen. Solche Oberflächen sind von großem allgemeinen Interesse, da sie als Basis für die meisten medizinischen Assays und viele chemische Sensoren dienen.
description: This work was focused on the study of 7-octenyltrichlorosilanes (7-OTCS) which act as coupling agents between organic compounds (proteins) and inorganic hydroxylated surfaces (germanium). Attention was directed to a most accurate quantitative analysis of the layer growth, surface concentration and the surface chemical reactions in situ by means of Single-Beam-Sample-Reference (SBSR) and Modulated Excitation (ME) Attenuated Total Reflection (ATR) FTIR spectroscopy. The formation of self-assembled layer using the highly reactive compound 7-OTCS was performed on a germanium Multiple Internal Reflection Element. Special attention had to be paid to background compensation of the final and time-resolved spectra of 7-octenylsilane layer (OCS-layer). For this purpose a special algorithm enabling automatic solvent/solution compensation has been developed. The second step of building selective surface layer assembles deals with the oxidation of the end-standing C=C double bond of the silane layer by ozone. The ozonization process had led directly to the aimed carboxylic acid groups. A so-called ‘’activated ester’’ method is used for the chemical modification of the carboxyl groups of the silane layer to N-hydroxysuccinimide (NHS) ester groups. In the last step glycosamine hydrochloride and amino-dextran have been immobilized to the surface via amide bond formation. Compared to a clean Ge MIRE both types of saccharide modified surfaces have shown significant 70-80 % lower non-specific protein adsorption. The advantages of glucose modified surfaces used in biomedical applications are biocompatibility and slow biodegrability. Such surfaces are of considerable general interest since they serve as a base for most medical assays and many chemical sensors.