Nous démontrons la préparation d’élastomères à cristaux liquides (LCE) à base de siloxane et d’époxy et de nanocomposites LCE. Les CLE sont caractérisés en ce qui concerne la déformation réversible, l’ordre des cristaux liquides et la rigidité. En tant qu’application potentielle, nous démontrons leur utilisation en tant que substrats sensibles à la forme dans un dispositif personnalisé pour la culture cellulaire active.
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Article de méthode
Préparation de monodomaine à cristaux liquides élastomères et élastomères cristaux liquides nanocomposites
Dans cet article
Résumé
Résumé
LCES sont des matériaux de forme sensible avec changement entièrement réversible de la forme et des applications potentielles dans la médecine, l'ingénierie tissulaire, les muscles artificiels, et les robots mous. Ici, nous démontrons la préparation d'élastomères de forme sensible à cristaux liquides (CIEM) et nanocomposites LCE avec la caractérisation de leur forme, la réactivité, des propriétés mécaniques, et la microstructure. Deux types de LCES - à base de polysiloxane et à base d'époxy - sont synthétisés, alignés, et caractérisés. LCES à base de polysiloxane sont préparés en deux étapes de réticulation, la seconde sous une charge appliquée, ce qui entraîne LCES monodomaines. nanocomposites polysiloxane LCE sont préparés par l'ajout de nanoparticules conductrices de noir de carbone, à la fois dans la masse de la LCE et à la surface du LCE. LCES à base d'époxy sont préparés par une réaction d'estérification réversible. LCES à base d'époxy sont alignés par l'application d'une charge uniaxiale à élevée (160 ° C) temperatures. LCES alignés et nanocomposites LCE sont caractérisées par rapport à la souche réversible, rigidité mécanique, et la commande à cristaux liquides en utilisant une combinaison de l'imagerie, bidimensionnels mesures de diffraction des rayons X, calorimétrie différentielle à balayage, et l'analyse mécanique dynamique. LCES et nanocomposites LCE peuvent être stimulés par la chaleur et / ou de potentiel électrique pour générer de manière contrôlée des souches dans les milieux de culture cellulaire, et nous montrent l'application de LCES comme substrats de forme sensible pour la culture cellulaire en utilisant un appareil sur mesure.
Introduction
Les matériaux qui peuvent présenter des changements de forme rapide, réversible et programmables sont souhaitables pour un certain nombre de nouvelles applications 1-9. Stents de forme sensible peuvent aider à la guérison et le traitement 7 plaie. Robots artificiels peuvent aider à l'exploration ou à l'exécution des tâches dans des environnements qui sont nocifs ou dangereux pour l'homme 10. Élastomères de forme sensible sont souhaitables pour une utilisation dans la culture de cellule active, dans lequel les cellules sont cultivées dans un environnement actif. 11-14 Autres applications comprennent l'emballa....
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Protocole
1. Synthèse de alignés Polysiloxane LCES
- Combiner 166.23 mg de mésogène réactif (4-méthoxyphényle 4- (3-butényloxy) benzoate de méthyle), 40 mg de poly (hydromethylsiloxane), et 12,8 mg d'agent de reticulation (1,4-di (10-undecenyloxybenzene) 30 avec 0,6 ml d'anhydre toluène dans un petit flacon (environ 13 mm de diamètre et 100 mm de longueur) chargés d'une barre d'agitation. Agiter la solution à 35 ° C pendant 25 min pour se dissoudre.
- Dans un flacon séparé, préparer une solution de 1% en poids de dichloro (1,5-cyclooctadiène) platine (II) comme catalyseur dans le dichlorométhane. Ajouter 30 ul de solution de catalyse....
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Résultats
LCES monodomaine sont de forme sensible en raison du couplage de la conformation de réseau avec commande à cristaux liquides. LCES de chauffage de conduit à une diminution du paramètre de commande à cristaux liquides, qui produisent la contraction du réseau polymère le long de la direction d'alignement primaires. Ceci est facilement visualisé en plaçant un LCE sur une plaque chauffante, comme représenté sur la Figure 1A et 1B. En chauffant de la temp.......
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Discussion
Afin de produire des LCE monodomaines, les LCE doivent être chargés unilatéralement pendant la réticulation. C’est un défi dans la pratique, car le LCE est chargé alors qu’il n’est que partiellement réticulé, et n’est donc pas mécaniquement robuste et peut facilement se casser ou se déchirer. La procédure décrite ci-dessus (étapes 1.1 à 1.4) permet de produire des LCE monodomaines de manière cohérente. Une étape critique est le retrait du LCE du moule en PTFE pour le chargement au moment opportun. Si le LCE est retiré t.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par la Fondation Nationale de carrière (CBET-1336073 RV), le Fonds de recherche de pétrole ACS (52345-DN17 à RV), l'American Heart Association (BGIA à JGJ), la National Science Foundation (CARRIÈRE CBET-1055942 à JGJ), le national Institutes of Health / national Heart, Lung and Blood Institute (1R21HL110330 à JGJ), Louis et Peaches Owen et de l'Hôpital pour enfants du Texas.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 4-méthoxyphényle 4-(3-butényloxy)benzoate | TCI America | M2106 | Mésogène réactif |
| poly(méthylhydrosiloxane) | Gelest | HMS-993 | Polysiloxane réactif |
| 1,4-di(10-uncényloxybenzène) | N/A | N/A | voir : Ali, S. A., Al-Muallem, H. A., Rahman, S. U. & Saeed, M. T. Bis-isoxazolidines : Une nouvelle classe d’inhibiteurs de corrosion de l’acier doux dans les milieux acides. Science de la corrosion. 50 (11), 3070&ndash ; 3077, doi :10.1016/j.corsci.2008.08.011 (2008) |
| (dichloro(1,5-cyclooctadiène)-platine(II) ; | Sigma Aldrich | 244937 | Pt |
| catalyseur PTFE moule | N/A | N/A | fabriqué à l’atelier d’usinage Rice |
| nanoparticules de noir de carbone | Cabot | VULCAN® ; ; XC72R | utilisé dans la synthèse des nanocomposites LCE, du |
| polystyrène | Sigma Aldrich | 331651 | polystyrène linéaire. |
| 4,4'-diglycidyloxybiphenyl | N/A | N/A | voir : ; Giamberjni, M., Amendola, E. et Carfagna, C. Thermodurcissables époxy à cristaux liquides. Cristaux moléculaires et cristaux liquides Science et technologie. Section A. Cristaux moléculaires et cristaux liquides. 266 (1), 9&ndash ; 22, doi :10.1080/10587259508033628 (1995). |
| acide sébacique | Sigma Aldrich | 283258 | groupe de liaison C8 pour la synthèse époxy-LCE |
| acide hexadécanédioïque | Sigma Aldrich | 177504 | groupe de liaison C16 pour la synthèse époxy-LCE |
| polydiméthylsiloxane terminé par carboxydécyle | Gelest | DMS-B12 | Groupe de liaison siloxane pour la synthèse époxy-LCE |
| 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0] dec-5-ene | Sigma Aldrich | 345571 | catalyseur pour |
| barres de carbone LCE réversibles | Ladd Research ; | 30250 | utilisé dans les expériences de culture cellulaire |
| Adhésif silicone de qualité médicale | Silbione | MED ADH 4100 RTV | utilisé pour faire adhérer les tiges de carbone au récipient |
Références
- 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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