Disertacijos tikslas buvo sukurti metodą periodinių darinių formavimui interferencinės litografijos būdu, polimerizuojant fotojautrias medžiagas, eksperimentiškai ištirti šio metodo galimybes ir ribojimus bei suformuoti mikrodarinius, tinkamus praktiniams taikymams. Eksperimentų metu buvo pademonstruota, kad interferencinės litografijos metodu formuojamų mikrodarinių forma priklauso nuo: lazerinės apšvitos dozės, bangos ilgio, fazės, kampo tarp interferuojančių pluoštų ir pluoštų skaičiaus, o jų tvirtumas labiausiai priklauso nuo lazerinės apšvitos dozės. Šiame darbe taip pat parodyta, kad naudojant interferencinės litografijos metodą viena lazerine ekspozicija galima formuoti mikrovamzdelių ir mikrolęšių masyvus bei karkasus iš biosuderinamos ir biosuskaidomos PEG-DA-258 medžiagos. Be polimerinių darinių formavimo, šiame darbe pademonstruota ir jų fotomodifikavimo galimybė, naudojant fotoįskiepijimo (angl. photo-grafting) technologiją, o taip pat realizuojant variu katalizuojamos azido alkino ciklizacijos (CuAAC) cheminę reakciją parodyta fotoįskiepijimo technologijos ir „klik“ chemijos apjungimo galimybė. Toks paprastas ir universalus būdas atveria naujas galimybes biojutiklių kūrime ir audinių inžinerijoje, nes molekulių imobilizavimas polimero matricoje vyksta trimatėje erdvėje ir tiksliai norimoje vietoje, o trimatė erdvinė gradientinė kontrolė yra labai svarbi daugybėje biotechnologijos taikymų. / The main aim of this work was to develop the formation technique of periodic micro-structures by interference lithography in photosensitive polymeric materials, experimentally investigate possibilities and limitations of the method, and to create micro-structures suitable for practical applications. The shape of the micro-structures fabricated by interference lithography depends on the used laser irradiation dose, laser wavelength, phase, polarization, the angle between interfering beams and the number of the interfering beams, and their rigidity - mainly on the used laser irradiation dose. In this work also the possibility to form micro-tube and scaffolds arrays by using interference lithography was demonstrated and the control of the geometrical parameters of micro-lenses fabricated by interference lithography and manipulating the laser irradiation dose was investigated in depth. The possibility to immobilize the newly synthesized aromatic azides molecules in PEG matrix by photo-grafting technique was also demonstrated and the copper(I)-catalyzed azide–alkyne cycloaddition (CuAAC) chemical reaction by using azide “MegaStokes dye 673” was realized, in order to show the capability to combine the photo-grafting technique with “click” chemistry. The developed 3D site-specific functionalization method is simple and versatile; it has potential applications in micro-array based proteome analysis, studies of cell-surface interactions, sensing applications, and drug screening.

The main aim of this work was to develop the formation technique of periodic micro-structures by interference lithography in photosensitive polymeric materials, experimentally investigate possibilities and limitations of the method, and to create micro-structures suitable for practical applications. The shape of the micro-structures fabricated by interference lithography depends on the used laser irradiation dose, laser wavelength, phase, polarization, the angle between interfering beams and the number of the interfering beams, and their rigidity - mainly on the used laser irradiation dose. In this work also the possibility to form micro-tube and scaffolds arrays by using interference lithography was demonstrated and the control of the geometrical parameters of micro-lenses fabricated by interference lithography and manipulating the laser irradiation dose was investigated in depth. The possibility to immobilize the newly synthesized aromatic azides molecules in PEG matrix by photo-grafting technique was also demonstrated and the copper(I)-catalyzed azide–alkyne cycloaddition (CuAAC) chemical reaction by using azide “MegaStokes dye 673” was realized, in order to show the capability to combine the photo-grafting technique with “click” chemistry. The developed 3D site-specific functionalization method is simple and versatile; it has potential applications in micro-array based proteome analysis, studies of cell-surface interactions, sensing applications, and drug screening. / Disertacijos tikslas buvo sukurti metodą periodinių darinių formavimui interferencinės litografijos būdu, polimerizuojant fotojautrias medžiagas, eksperimentiškai ištirti šio metodo galimybes ir ribojimus bei suformuoti mikrodarinius, tinkamus praktiniams taikymams. Eksperimentų metu buvo pademonstruota, kad interferencinės litografijos metodu formuojamų mikrodarinių forma priklauso nuo: lazerinės apšvitos dozės, bangos ilgio, fazės, kampo tarp interferuojančių pluoštų ir pluoštų skaičiaus, o jų tvirtumas labiausiai priklauso nuo lazerinės apšvitos dozės. Šiame darbe taip pat parodyta, kad naudojant interferencinės litografijos metodą viena lazerine ekspozicija galima formuoti mikrovamzdelių ir mikrolęšių masyvus bei karkasus iš biosuderinamos ir biosuskaidomos PEG-DA-258 medžiagos. Be polimerinių darinių formavimo, šiame darbe pademonstruota ir jų fotomodifikavimo galimybė, naudojant fotoįskiepijimo (angl. photo-grafting) technologiją, o taip pat realizuojant variu katalizuojamos azido alkino ciklizacijos (CuAAC) cheminę reakciją parodyta fotoįskiepijimo technologijos ir „klik“ chemijos apjungimo galimybė. Toks paprastas ir universalus būdas atveria naujas galimybes biojutiklių kūrime ir audinių inžinerijoje, nes molekulių imobilizavimas polimero matricoje vyksta trimatėje erdvėje ir tiksliai norimoje vietoje, o trimatė erdvinė gradientinė kontrolė yra labai svarbi daugybėje biotechnologijos taikymų.

Des membranes supports en polymère ont été photo-greffées par des poly(liquide ionique)s (polyLIs) à base d'imidazolium. Les polyLIs permettent de séparer le CO2 d'autres gaz et de stabiliser des nanoparticules. Dans le cas du captage de CO2, les expériences montrent qu'une couche fine homogène de gel réticulé en polyLI gonflé par du liquid ionique (LI) est obtenue sur la surface de fibres creuses. Les fibres ainsi obtenues ont montré des perméances au CO2 plus élevées (600-700 GPU) que des membranes commerciales et des sélectivités de CO2/N2 comparables (13 et 17). Dans le cas de membranes catalytiques, des nanoparticules de palladium (NPPd) servant de catalyseur ont été immobilisées en forte concentration locale au sein d'une couche de polyLI greffée à la surface de membranes. La réactivité des membranes catalytiques a été testée en configuration de contacteur traversé sur différentes réactions (couplage croisé C-C, hydrogénation, etc). Une conversion totale est obtenue pour des temps de séjours de quelques secondes, sans aucun sous-produit formé. Comparée aux NPPd colloïdaux dans un réacteur en batch, la membrane catalytique accélère les réactions d'environ 2000 fois en terme de temps de réaction sans perte de NPPd; la sélectivité est aussi accrue. Le réacteur membranaire catalytique a été modélisé afin d'obtenir les profils de concentration et de température et une meilleure compréhension des performances obtenues. Les membranes catalytiques se révèlent isothermes et les constantes cinétiques sont calculées. Enfin, les capacités de production de ces membranes catalytiques à une échelle industrielle sont estimées à environ 3 t/(hm3) pour le couplage de Suzuki. / Polymeric support membranes were modified via photo-grafting by poly(ionic liquid)s (polyILs), featuring in the capability to separate CO2 from other gases and to stabilize metallic nanoparticles (MNPs). For CO2 capture, a thin polyIL-IL gel layer was homogenously coated on support hollow fibers. The composite fibers show high CO2 permeance and reasonable CO2/N2 selectivity. For the catalytic membrane, palladium NPs were generated inside a grafted polyLI layer. Compared to colloidal palladium system in a batch reactor, the catalytic membrane, as a contactor membrane reactor, is more efficient in terms of reaction time (ca. 2000 times faster), selectivity and MNP retainability. Theoretical study on reactor modeling, concentration & temperature profiles, and production capacity was done for an overall understanding of the catalytic membrane.