Lithographic Micro- and Nanostructuring of SU-8 for Biotechnological Applications

Abstract

En aquesta tesi doctoral s’ha dut a terme recerca en mètodes de fabricació d’estructures micromètriques i nanomètriques de SU-8. La recerca ha partit de la base d’una anàlisi dels treballs anteriors en estructuració de SU-8 i ha tingut com a principal objectiu el d’obtenir noves estructures per a aplicació en biotecnologia. Un dels resultats més importants de la recerca ha estat la proposta d’una tècnica híbrida que combina fotolitografia i litografia per pressió per obtenir superfícies de SU-8 amb estructura jerarquitzada. Les investigacions també han portat a proposar un mecanisme de sensat basat en la fotoluminescència del SU-8. Els experiments demostren que la fotoluminescència es redueix a cada pas de modificació de la química de superfície. Aquesta característica es produeix de forma repetible també quan s’adhereix un antigen (IgG) a una superfície de SU-8 modificada amb l’anticòs corresponent (aIgG). Gràcies a aquest efecte, s’ha proposat un inmunosensor basat en la reducció de fotoluminescència i se n’ha avaluat la seva sensibilitat. El resultat més rellevant demostra que estructures jeràrquicament organitzades mostren una reducció de fotoluminescència major i per tant una millor sensibilitat.

En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo investigación sobre métodos de fabricación de estructuras micrométricas y nanométricas de SU-8. La investigación ha partido de la base de un análisis de los trabajos anteriores en estructuración de SU-8 y ha tenido como principal objetivo el de obtener nuevas estructuras para la aplicación en biotecnología. Uno de los resultados más relevantes de la investigación ha sido la propuesta de una técnica híbrida que combina fotolitografía con litografía por presión para obtener superficies de SU-8 con una estructura jerarquizada. Las investigaciones también han llevado a proponer un mecanismo de sentado basado en la fotoluminiscencia del SU-8. Los experimentos demuestran que la fotoluminiscencia se reduce a cada paso de modificación de la química de superficie. Esta característica se produce de forma repetible también cuando se adhiere un antigen (IgG) a una superficie de SU-8 modificada con el anticuerpo correspondiente (aIgG). Gracia a este efecto se ha propuesto un inmunosensor basado en la reducción de fotoluminiscencia i se ha evaluado su sensibilidad. El resultado más relevante demuestra que las estructuras jerárquicamente organizadas muestran una reducción de fotoluminiscencia mayor, y por tanto una mejor sensibilidad

n this Ph. D. Dissertation research on lithographic methods for the fabrication of micrometric and nanometric SU-8 structures has been carried out. The research has been based on a survey of existing techniques to structure the SU-8 with the main objective of obtaining novel structures for biotechnology applications. One of the main results of the research has been the proposal of an hybrid technique that combines photolithography and soft lithography to obtain hierarchically structured SU-8 surfaces. The investigations have also led to the proposal of a sensing mechanism based on the photoluminescence of SU-8. The experiments show that photoluminescence is reduced with every step of surface chemistry modification. This is a repeatable feature that is observed also upon attachment of an antigen (IgG) onto a SU-8 surface grafted with antibody (aIgG). Thanks to this effect, an immunosensor based on the reduction of photoluminescence has been proposed and its sensitivity has been evaluated. The results show that the hierarchically patterned structures offer a higher photoluminescence reduction and thus a better sensitivity.