Demostramos la preparación de elastómeros de cristal líquido (LCEs) a base de siloxano y epoxi y nanocompuestos LCE. Los LCEs se caracterizan con respecto a la deformación reversible, el ordenamiento del cristal líquido y la rigidez. Como aplicación potencial, demostramos su uso como sustratos sensibles a la forma en un dispositivo personalizado para el cultivo celular activo.
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Artículo de método
Preparación de monodominio de cristal líquido elastómeros y elastómeros de cristal líquido nanocompuestos
En este artículo
Resumen
Resumen
LCE son materiales de forma que responde con potenciales aplicaciones en la medicina cambio totalmente reversible forma y, la ingeniería de tejidos, músculos artificiales y robots como blandas. Aquí, nos demuestran la preparación de elastómeros de forma sensible de cristal líquido (LCE) y nanocompuestos LCE junto con la caracterización de su forma-respuesta, las propiedades mecánicas y la microestructura. Dos tipos de las LCE - a base de polisiloxano y basados en epoxi - se sintetizan, alineados, y se caracterizaron. LCE a base de polisiloxano se preparan a través de dos pasos de reticulación, el segundo bajo una carga aplicada, lo que resulta en las LCE monodominio. nanocompuestos de polisiloxano LCE se preparan mediante la adición de nanopartículas de negro de carbón conductor, tanto a lo largo de la mayor parte de la LCE y a la superficie LCE. LCE basados en epoxi se preparan a través de una reacción de esterificación reversible. LCE basados en epoxi están alineados a través de la aplicación de una carga uniaxial a elevada (160 ° C) temperatures. LCE alineados y nanocompuestos LCE se caracterizan con respecto a la tensión reversible, rigidez mecánica, y el pedido de cristal líquido utilizando una combinación de formación de imágenes, las mediciones de difracción de rayos X de dos dimensiones, calorimetría diferencial de barrido, y el análisis mecánico dinámico. LCE y nanocompuestos LCE se pueden estimular con calor y / o potencial eléctrico para generar de forma controlable las cepas en los medios de cultivo celular, y que demuestran la aplicación de las LCE como sustratos de forma sensible para el cultivo celular utilizando un aparato de medida.
Introducción
Materiales que pueden exhibir cambios rápidos, reversibles, y programables de forma son deseables para una serie de aplicaciones emergentes 1-9. Los stents de la forma sensible pueden ayudar en la curación de heridas y tratamiento 7. Robots artificiales pueden ayudar en la exploración o en la realización de tareas en entornos que son dañinos o peligrosos para los seres humanos 10. Elastómeros de la forma sensible son deseables para uso en cultivo celular activa, en la que las células se cultivan en un ambiente activo. 11-14 Otras aplicaciones incluyen el embalaje, de detección, y la administración de fármacos.
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Protocolo
1. Síntesis de las LCE Alineados polisiloxano
- Combinar 166.23 mg de mesógeno reactivo (4-metoxifenil 4- (3-buteniloxi) benzoato de metilo), 40 mg de poli (hidrometilsiloxano), y 12,8 mg de agente de reticulación (1,4-di (10-undecenyloxybenzene) 30 con 0,6 ml de anhidro tolueno en un frasco pequeño (aproximadamente 13 mm de diámetro y 100 mm de longitud) cargadas con una barra de agitación. Se agita la solución a 35 ° C durante 25 minutos para disolver.
- En un vial separado, preparar una solución de 1% en peso de dicloro (1,5-ciclooctadieno) platino catalizador (II) en diclorometano. Añadir 30 l de solución de catalizador a los reactivos....
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Resultados
LCE son monodominio forma sensible debido al acoplamiento de la conformación de la red con el ordenamiento de cristal líquido. Calefacción LCE resulta en una disminución en el parámetro de orden de cristal líquido, produciendo una contracción de la red polimérica a lo largo de la dirección de alineación primaria. Esto es fácilmente visualizado por la colocación de un LCE sobre una placa caliente, como se muestra en la Figura 1A y 1B. En el calentamiento .......
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Discusión
Para producir LCE monodominio, los LCE deben cargarse uniaxialmente durante la reticulación. Esto es un desafío en la práctica porque el LCE se carga cuando solo está parcialmente reticulado y, por lo tanto, no es mecánicamente robusto y puede romperse o romperse fácilmente. El procedimiento descrito anteriormente (pasos 1.1 a 1.4) puede producir LCE monodominio de manera consistente. Un paso crítico es la extracción del LCE del molde de PTFE para cargarlo en el momento adecuado. Si el LCE se retira demasiado rápido, se.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Carrera (CBET-1336073 para RV), el Fondo de Investigación del Petróleo ACS (52345-DN17 a RV), la Asociación Americana del Corazón (BGIA a JGJ), la Fundación Nacional de Ciencia (CARRERA CBET-1055942 de JGJ), los Institutos nacionales de / Salud del corazón, pulmón y la sangre (1R21HL110330 a JGJ), Louis y melocotones Owen y el hospital infantil de Texas.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 4-metoxifenil 4-(3-buteniloxi)benzoato | TCI America | M2106 | Mesógeno reactivo |
| poli(metilhidrosiloxano) | Gelest | HMS-993 | Polisiloxano reactivo |
| 1,4-di(10-undeceniloxibenceno) | N/A | N/A | véase: Ali, S. A., Al-Muallem, H. A., Rahman, S. U. & Saeed, M. T. Bis-isoxazolididinas: Una nueva clase de inhibidores de corrosión del acero dulce en medios ácidos. Ciencia de la corrosión. 50 (11), 3070– 3077, doi:10.1016/j.corsci.2008.08.011 (2008) |
| (dicloro(1,5-ciclooctadieno)-platino(II) | Sigma Aldrich | 244937 | Molde |
| de PTFE | N/A | N/A | fabricado en el taller de máquinas de arroz |
| nanopartículas de negro de humo | Cabot | VULCAN® XC72R | utilizado en la síntesis de nanocompuestos LCE |
| , poliestireno | Sigma Aldrich | 331651 | poliestireno lineal |
| 4,4'-digliciloxibifenilo | N/A | N/A | véase: Giamberjni, M., Amendola, E. & Carfagna, C. Termoestables epoxi cristalino líquido. Cristales moleculares y cristales líquidos: ciencia y tecnología. Sección A. Cristales moleculares y cristales líquidos. 266 (1), 9– 22, doi:10.1080/10587259508033628 (1995). |
| ácido sebácico | Sigma Aldrich | 283258 | grupo de enlace C8 para la síntesis de epoxi-LCE |
| ácido hexadecanedioico | Sigma Aldrich | 177504 | grupo de enlace C16 para la síntesis de epoxi-LCE |
| polidimetilsiloxano terminado en carboxidecilo | Gelest | DMS-B12 | Grupo de enlace de siloxano para la síntesis de epoxi-LCE |
| 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0] dec-5-ene | Sigma Aldrich | 345571 | LCEs reversibles |
| Ladd Research | 30250 | utilizado en experimentos de cultivo celular | |
| adhesivo de silicona de grado médico | Silbione | MED ADH 4100 RTV | utilizado para adherir varillas de carbono a un recipiente |
Referencias
- Nikkhah, M., Edalat, F., Manoucheri, S., Khademhosseini, A. Engineering microscale topographies to control the cell-substrate interface. Biomaterials. 33 (21), 5230-5246 (2012).
- Mather, P. T., Luo, X., Rousseau, I. A. Shape Memory Polymer Research. Annu. Rev. Mater. Res. 39....
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Reimpresiones y permisos
