Polymer & Metallbeschichtung

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Kora Kappel
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1 Polymer & Metallbeschichtung Plasmapolymerisation und Metallisierung D. Hegemann, M. Drabik, B. Hanselmann, G. Guex, M. Amberg Empa, St.Gallen, Advanced Fibers 12. Nov. 2012, page 1

2 Outline Polymer & Metallbeschichtung Plasma & Coating Plasmapolymerisation Metallisierung (Sputtering) Nanokomposit-Beschichtungen Potential und Anwendungen 12. Nov. 2012, page 2

3 Plasma & Coating Plasma Polymerization Sputtering Co-Sputtering AP vs. LP Plasma 12. Nov. 2012, page 3

4 Plasmapolymerisation Grosser Bereich an Schichteigenschaften retention of functional groups fragmentation, cross-linking hydrogels e.g. PEO-like functional density control e.g. hydrophobic, -COOH, -NH 2 permeation control / barrier e.g. SiO x, a-c:h stable, functional plasma polymer films 12. Nov. 2012, page 4 hard coatings energy density e.g. a-c:h

5 Plasmapolymerisation Sauerstoff- bzw. Stickstoff-funktionalisierte Oberflächen Beständige und biokompatible Plasmapolymer-Schichten 30 Wassertropfeneindringzeit (s) Aktivierung Ar/O 2 C:H:O a-c:h:o 2-seitig SiOx a-c:h:n reduced aging Lagerdauer (Tage) growth of 3T3 mouse fibroblast cells 12. Nov. 2012, page 5 S. Guimond, B. Hanselmann, M. Amberg, D. Hegemann, Pure Appl. Chem. 82, 2010, 1239.

6 Potential: Tissue Engineering Matrix-Design für verbessertes Zellwachstum isolated cells + = polymer matrix engineered tissue Soft substrates (scaffolds) required implantation + Coating with = linker molecules and growth factors electrospinning 12. Nov. 2012, page 6 Poly(ε-caprolactone) biodegradable G. Guex, D. Hegemann et al. Acta Biomater. 8 (2012) heart muscle cells

7 Metallisierung Industrietaugliches Rolle-zu-Rolle-Verfahren 2007 Innovation Forschung substrate Technologie gas inlet Ar plasma sputtered atoms target Transfer generator 12. Nov. 2012, page 7 PVD (magnetron sputtering) Produkt

8 Potential: Smart Textiles Elektrisch leitfähige Fasern Beschichtung mit Silber: Sputtering Beschichtung mit PEDOT/PSS: Dip-coating Anwendungen: EKG, Elektrostimulation, Drucksensor 12. Nov. 2012, page 8

9 Nanokomposit-Beschichtungen Einbau von Silber-Nanopartikeln in Plasmapolymere RF RF Co-sputtering an der RF-Elektrode (aus Silber) 12. Nov. 2012, page 9 E. Körner, G. Fortunato, D. Hegemann, PPP 6, 2009, 119.

10 Nanokomposit-Beschichtungen Antibakterielle und zytotoxische Wirkung Ag-Release aus Ag-Nanokomposit Zellwachstum limitiert zellfreundlich 12. Nov. 2012, page 10

11 Nanokomposit-Beschichtungen Antibakterielle und zytotoxische Wirkung Ag + oder Zn 2+ Konzentrationen in Zelllösungen Ag + Zn 2+ cytotoxicity level >1 ppm >5 ppm activ against S. aureus (Gram positive) active against P. aeruginosa (Gram negative) ~1 ppm ~1 ppm ~0.1 ppm ~5 ppm 12. Nov. 2012, page 11 S. Lischer, D. Hegemann et al., J. R. Soc. Interphase 8 (2011) K. Malzahn, R. Förch et al., Plasma Process. Polym. (2012) in press.

12 Nanokomposit-Beschichtungen Gradienten und Multilagen + Ag-haltige Deckschicht einlagig zellfreundlich + a-c:h-deckschicht steady release barrier coating 12. Nov. 2012, page 12

Ag/a-C:H:(O,N) coatings - cytocompatible matrix - release of Ag within weeks - adopted Ag release kinetics wound

13 Potential: MedTech Antibakterielle und zellfreundliche Oberflächen - ultrathin (~25 nm) Ag/a-C:H:(O,N) coatings - cytocompatible matrix - consumption of Ag within days - no risk of film failure implant surfaces - thin (~100 nm) Ag/a-C:H:(O,N) coatings - cytocompatible matrix - release of Ag within weeks - adopted Ag release kinetics wound dressings 12. Nov. 2012, page 13 S. Lischer, E. Körner, P. Wick, D. Hegemann et al., J. R. Soc. Interfaces 8, 2011, 1019.

Danksagung Abteilung für Advanced Fibers Kontakt dirk.hegemann@empa.

Analytik-Gruppe Funding by CTI, Bern EU-funded Project Development and

14 Danksagung Abteilung für Advanced Fibers Kontakt Plasma-Gruppe, Chemie-Gruppe, Textil-Gruppe, Analytik-Gruppe Funding by CTI, Bern EU-funded Project Development and analysis of polymer based multifunctional bactericidal materials 12. Nov. 2012, page 14

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