ポリジメチルシロキサン（PDMS）とプラズマ処理装置

2024年7月2日2024年11月5日

PDMSとは

PDMSとは、ポリジメチルシロキサン（dimethylpolysiloxane）というシリコンの一種です。研究開発や工業的利用の場合、PDMSと呼称されることが一般的です。その用途は多様で、コクンタトレンズや医療機器、防水剤、潤滑油、耐熱タイルまで幅広く使用されています。近年においてはその多様性から様々な研究が活発に行われております。

PDMSの特長

ポリジメチルシロキサン（PDMS）は、透明性があり自家蛍光が低く、価格も安く化学的に安定しており、加工性にも優れております。マイクロ流路などのバイオデバイスや生体材料への応用も盛んです。

＜主な特長＞

ガラスに匹敵する透明度
化学的、生理学的不活性　
非毒性
不燃性
柔軟性
疎水性
耐熱性
ガス透過性

PDMSの用途

ポリジメチルシロキサン（PDMS）は、コンタクトレンズ、医用器具、コーキング剤、潤滑油、マイクロ流路など、身近なものから産業用途に至るまで幅広い分野で使われております。
特にバイオテクノロジー分野においては、マイクロ流路における生化学実験には欠かせないものになっております。

２種類の薬液を混ぜ合わせた際の反応の変化を観察する構成例です。
マイクロ流路のパターンが形成されたPDMSとガラス基板をプラズマ処理技術を用いて活性化させ、接合します。
接合されたガラス基板とPDMSの付着強度は非常に強く、薬液の注入圧力にも十分耐える強度があります。
小さな試験管として、流路内に薬品を注射器で流し込み、少数の分子や細胞を扱った実験が可能となります。内部の様子は光学顕微鏡で観察する事が可能で、必要な量だけを使用するので無駄が少ない。複数の薬品を混ぜ合わせてその反応を見たりと用途は無限大です。

ポリジメチルシロキサン（PDMS）とプラズマ処理

非常に優れた材料で応用範囲も広いPDMSですが、これら技術の立役者として、プラズマ処理という技術が存在します。プラズマによる表面処理技術がさまざまな効果を付加し、幅広い分野に恩恵をもたらしていると言っても過言ではありません。
MEMSの分野でも話題のPDMSですが、Siやガラスで作製した鋳型に流し込むだけで溝幅1µmのマイクロ流路を簡単に量産できる事が特徴です。作製したマイクロ流路は洗浄済みのスライドガラスなどに貼り付けて使用します。
しかし貼付けが不十分だと流路が塞がったり、部分的に剥がれて隣の流路へ薬液が漏れ出す可能性が御座います。
そこでスライドガラスの貼付け面とPDMSの貼付け面に弊社装置でプラズマ処理を施すと、両者は自然吸着し剥がれる事も無くなります。

プラズマ処理で得られる効果

親水化

最も利用される効果で、樹脂材料などの疎水性材料を親水性にする効果です。マスクをし、部分的に親水性を持たせることで、液滴の選択的トラップなども可能です。

※疎水性のシートにプラズマ処理を行うと、水がなじみ、親水性となっていることが分かる。中央のリング状部分は金属ワッシャでプラズマが当たらないようにマスクした領域で水をはじいていることが分かる。

アブレーション

やや強いプラズマをサンプルに照射することにより、表面に付着した汚染物質の除去を行う効果です。主に、油分などの炭素、酸素、水素などの化学的共有結合をプラズマエネルギーの衝突によって断ち切り、分解させること（炭化水素を炭素と水素に分離）によりクリーニングを行います。複合的な材料の、化学結合の弱い部位から選択的にエッチングし、特定部位を露出させることにも応用されます。