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Hydrophil oder hydrophob – das ist hier die Frage

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Oberflächeneigenschaften wie Hy­dro­phobie („wassermeidend“) oder Hydrophilie („wasserliebend“) sind von größter Bedeutung für das Auf­bringen von z.B. wässrigen Sus­pen­­sionen auf ein Substrat bzw. eine Oberfläche. Die Glimmentladung kann zur Modifikation von Ober­flä­chen­­eigenschaften (hydrophil/hy­dro­­phob) genutzt werden und findet häufige Anwendung als Präpa­ra­­tionstechnik in der Trans­mis­sions­elektronenmikroskopie, wo elektro­nen­­­transparente Kohlen­stoff­trä­ger­fo­lien zur besseren Benetz­barkeit mit wässriger Lösung vorbehandelt werden. Das Aufbringen einer wässrigen (polaren) Lösung (mit Viren, Zellen oder Nanopartikeln) auf einer hydrophoben (nicht-polaren) Ober­fläche ist schwierig, wohingegen sich die Lösung auf einer hydrophilen Oberfläche sehr leicht aufbringen lässt.

Das Maß der Benetzbarkeit lässt sich durch den Kontaktwinkel zwischen der polaren Flüssigkeit und der Oberfläche ausdrücken. Der Kontakt­winkel Ɵ sollte klein sein, um die Trop­fenbildung auf der Oberfläche zu minimieren.

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Bei der Glimmentladung handelt es sich um ionisiertes Gas, welches Moleküle, Ionen und Elektronen enthält. Das Prozessgas ist meist Luft oder Sauerstoff. Die reaktiven Sauerstoff- und Wassermoleküle wel­che im Plasma entstehen, binden (temporär) an die Oberfläche und erzeugen somit eine polare negativ geladene Oberfläche. Durch diese Präparation ist es nun möglich, unterschiedlichste Proben in polaren Flüssigkeiten aufzubringen. Speziellere Fragestellungen, wie z.B. Nukleinsäure-Adhäsion an Kohlenstoffschichten machen eine anschließende Behandlung mit Ma­gnesiumacetat-Lösung (MgAc2) nötig. Diese führt zu einer positiv geladenen hydrophilen Oberfläche, was die Anhaftung der Nukleinsäuren deut­lich verbessert.

Alternativ zu Luft oder Sauerstoff kön­nen auch andere Prozessgase genutzt werden um gezielt hydropho­be Eigenschaften zu erzeugen. Durch den Einsatz von Alkylaminen wird eine Kohlenstoffschicht hydrophob und positiv geladen. Diese Ober­flächenmodifikation wird vor allem bei Proteinen, Antikörpern, aber auch bei Nukleinsäuren benutzt. Bei Verwendung von Methanol wird die Oberfläche hydrophob und negativ geladen. Diese Variation zeigt gute Ergebnisse bei Proteinen (positiv geladen) wie Ferritin oder Cytochrom C.

Durch Glimmentladung behandelte Kohlenstoffträgerfolien unterliegen keiner signifikanten Ober­flä­chenänderung. Es kommt lediglich zu einer Ladungsänderung und der gewünschten hydrophilen bzw. hydrophoben Oberfläche. Die Effekte sind jedoch nicht permanent.

Mit dem neuen GloQube von Quorum Technologies ist es nun möglich, schnell, vollautomatisch und einfach die Oberflächeneigenschaften gezielt zu verändern. Der GloQube besitzt zwei Kammern, eine für die Hydrophilisierung mit Luft und eine weitere für die Behandlung der Oberflächen mit Alkylaminen oder Methanol. Hierzu bietet er ein verlässliches und sicheres System zum Einbringen der Chemikalien in den Prozess.

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