Presentamos un protocolo para sintetizar microhidrogeles Janus compuestos íntegramente por el mismo material base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), con una estructura claramente compartimentada basada en la separación de fases de una solución de monómero NIPAAm supersaturada. Los microhidrogeles Janus sintetizados muestran propiedades únicas, como la termorreactividad anisotrópica y la capacidad de carga organofílica/hidrofílica.
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Resumen
Resumen
Las micropartículas de Janus son partículas compartimentadas con diferentes estructuras moleculares y/o funcionalidad en cada uno de sus dos lados. Debido a esta propiedad única, las micropartículas de Janus han sido reconocidas como una nueva clase de materiales, lo que atrae una gran atención de diversos campos de investigación. La versatilidad de estas micropartículas se ha ejemplificado a través de sus usos como bloques de construcción para el autoensamblaje, actuadores que responden eléctricamente, emulsionantes para pintura y cosméticos, y portadores para la administración de medicamentos. Este estudio presenta un protocolo detallado que describe explícitamente un método sintético para diseñar nuevos microhidrogeles Janus compuestos por un único material base, la poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm). Las microgotas de Janus se generan en primer lugar a través de un dispositivo microfluídico de enfoque hidrodinámico (HFMD) basado en la separación de una solución acuosa de monómero NIPAAm sobresaturado y, posteriormente, se polimerizan mediante la exposición a la irradiación UV. Se descubrió que los microhidrogeles Janus resultantes estaban compuestos en su totalidad por el mismo material base, presentaban una morfología compartimentada fácilmente identificable y exhibían una capacidad de carga organotrópica / termorreceptora anisotrópica. Creemos que el método propuesto introduce una nueva plataforma de hidrogeles con el potencial para la síntesis avanzada de microhidrogeles Janus multifuncionales.
Introducción
Los hidrogeles son una red de cadenas poliméricas hidrofílicas. 1 Cada vez son más las investigaciones en el campo de los hidrogeles que han promovido avances significativos y han revelado su similitud con los tejidos biológicos; Las propiedades de los hidrogeles permiten la absorción de grandes cantidades de agua manteniendo su estructura. Los hidrogeles sensibles al medio ambiente también se han estudiado ampliamente debido a su capacidad para hincharse o encogerse reversiblemente en respuesta a estímulos externos. 2 Se han sugerido varios factores desencadenantes, como la temperatura,3-5 pH,6,7 la luz,8,9 campo....
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Protocolo
1. La fabricación de un molde maestro para el enfoque hidrodinámico dispositivo de microfluidos (MPB) a través de fotolitografía
- Diseñar una fotomáscara para la MPB (Figura 1a) usando el software de diseño (CAD) asistidas por ordenador de acuerdo con el protocolo del fabricante.
- Enjuagar una oblea de 4 'de silicio con acetona, alcohol isopropílico (IPA), y agua desionizada (DI) para eliminar el polvo orgánicos e inorgánicos de la oblea.
- Limpiar la oblea de silicio con plasma de O2 a 100 W de potencia durante 5 min para aumentar la resistencia de la unión entre la oblea y SU-8.
- Spin-capa 4 ml de ....
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Resultados
La Figura 3a presenta un esquema de la configuración experimental utilizada para sintetizar microhydrogels Janus a través de la HFMD. Las fases N-ricos y N-pobres fueron inyectados con precisión en la HFMD como fluidos de núcleo 1 y 2 y luego se fusionaron y divide en microgotas Janus en el orificio por el fluido de revestimiento de aceite mineral debido a la inestabilidad capilar Rayleigh. En consecuencia, microgotas Janus compuestas de fases N-ricos y N-pobres.......
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Discusión
Dos materiales de base inmiscibles se utilizan generalmente para sintetizar los microhydrogels Janus. Hasta hace poco, microhydrogels Janus que consisten en el mismo material de base rara vez se informa y los microhydrogels Janus reportados no tienen una morfología interna clara debido a la perturbación causada por la miscibilidad de los materiales que lo componen. 35, 36 En este protocolo, se demuestra un método para sintetizar microhydrogels Janus compuesto en su totalidad de material de una sola base, PNIP.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la subvención de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiada por el Gobierno de Corea (MSIP (Nos. 2014R1A2A1A01006527 y 2011-0030075).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Oblea de silicona | LG Siltron | grado de prueba | para la fabricación de moldes maestros |
| Acetona | Samchun Pure Chemical | A0097 | Limpieza de oblea de silicona |
| Alcohol isopropílico (IPA) | Daejung Chemicals & Metales | 5035-4404 | Limpieza de obleas de silicio |
| Sistema de purificación de agua | Merck Millipore | EMD Millipore RIOs Essential 5 | Preparación de agua desionizada |
| O2 máquina de plasma | Femto Science | VITA-A | Limpieza oblea de silicio |
| SU-8 2150 fotorresistente negativo | MicroChem | Y111077 0500L1GL | Fotorresistente para la fabricación de moldes maestros |
| Placa caliente | Misung Scientific | HP330D, HP150D | Horneado SU-8 |
| SU-8 revelador | Microchem | Y020100 4000L1PE | Desarrollo SU-8 |
| Sistema de alineador de máscara para fotolitografía | Shinu Mst Co. | CA-6M | Fotolitografía |
| Sylgard 184 kit de elastómero de silicona | Dow Corning | 1064891 | PDMS fundición |
| Laboratorio Corona Treater | Electro-technic Products Inc. | Modelo BD-20AC | PDMS tratamiento de plasma de aire |
| N-isopropilacrilamida (NIPAAm) | Sigma-Aldrich | 415324-50G | Monómero |
| N,N'-metilenebisacrilamida (MBAAm) | Sigma-Aldrich | 146072-100G | Reticulante de NIPAAm |
| 4-(2-hidroxietoxi)fenil-(2-hidroxi-2-propil)cetona, Irgacure 2959 | BASF | 55047962 | Fotoiniciador de NIPAAm |
| ABIL EM 90 | Evonik Industrias | 201109 | Suministrador para aceite |
| Mezclador de vórtice | Scientific Industries Inc. | Vortex-Genie 2 | Tubo Tygon de mezcla |
| Saint-Gobain | I.D. 1/32", O.D. 3/32", Pared 1/32" | Tubo de conexión entre las jeringas y la | |
| fuente de luz UV | Hamamatsu | Fuente de luz puntual LC8 | Polimerización de NIPAAm a PNIPAAm |
| Jeringas, NORM-JECT (3 ml) | Henke-Sass Wolf GmbH | 22767 | Carga de materiales |
| Bomba de jeringa | KD Scientific | KDS modelo 200 | Perfusión de materiales |
| Tegitol Tipo NP-10 | Sigma-Aldrich | NP10-500ML | Tensioactivo para agua |
| Aceite rojo O | Sigma-Aldrich | O0625-25G | Colorante para fase rica |
| N Aceite Azul N | Sigma-Aldrich | 391557-5G | Colorante para fase rica en N |
| Colorante alimentario amarillo | Edentown F& B | NA | Tinte para la fase pobre en N |
| Colorante alimentario verde | Edentown F& B | NA | Colorante para fase pobre |
| N Fuente de alimentación | Agilent | E3649A | Fuente de alimentación para módulo termoeléctrico |
| Módulo termoeléctrico | Peltier | FALC1-12710T125 Control de | temperatura |
| Máquina centrífuga | Labogene | 1248R | Sedimentación de microhidrogeles |
| Placa de 24 pocillos | SPL Life Sciences | 32024 | Depósito para observación |
| Microscopio óptico | Nikon | ECLIPSE 80i | Observación óptica |
| Software de análisis | de imágenes IMT i-Solution Inc. | iSolutions DT | Medición del radio |
Referencias
- Hoffman, A. S. Hydrogels for biomedical applications. Adv. Drug Delivery Rev. 54 (1), 3-12 (2002).
- Qiu, Y., Park, K. Environment-sensitive hydrogels for drug delivery. Adv. Drug Delivery Rev. 53 (3), 321-339 (2001).
- Hirokawa, Y., Tanaka, T.
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Reimpresiones y permisos
