Synthèse de la poly ( N -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels pour Anisotropic Thermo-réactivité et organophile / Hydrophile Loading Capability

L’objectif global de cette expérience est de synthétiser des microhydrogels Janus composés du même matériau de base et ayant une thermoréactivité isotrope, ainsi qu’une capacité de charge organophile et hydrophile en utilisant la séparation de phase liquide-liquide du monomère N-isopropylacrylamide supersaturé. Masote peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des systèmes de livraison de gouttes, en particulier pour le développement de trocharia avancés, qui nécessitent une capacité de rétention de carburant hydrophile/organophile à l’intérieur d’une seule particule. Le principal avantage de ce patho est de synthétiser des microhydrogels de janus mono disperés avec une intomorphologie clairement compartimentée et de moduler la taille des microhydrogels de janus à l’aide d’un dispositif microphile.

La démonstration de la procédure sera faite par Kyoung Duck Seo et Andrew Choi qui sont mes étudiants au doctorat. Utilisez la plaquette à motifs obtenue comme décrit dans le protocole de texte comme moule maître pour la coulée PDMS. Mélangez le prépolymère PDMS et un agent de durcissement de manière homogène à un rapport de poids de 10 pour un.

Par exemple, utilisez un gramme d’agent de durcissement pour 10 grammes de prépolymère PDMS. Versez le prépolymère PDMS dans le moule maître et dégazez-le pendant une heure dans une chambre à vide. Ensuite, placez le moule maître avec le prépolymère PDMS dans un four à 65 degrés Celsius pendant trois heures.

Coupez le PDMS durci en la taille d’une seule puce à l’aide d’un scalpel bien aiguisé. Décollez soigneusement la réplique PDMS durcie du moule maître à la main. Percez des trous d’entrée et de sortie dans l’une des répliques à l’aide d’une perforatrice d’un diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur du tube de raccordement.

Ensuite, appliquez un traitement au plasma d’air sur la zone de collage de chaque réplique à l’aide d’un traitement Corona. Déposez cinq microlitres de méthanol dans l’air des zones traitées au plasma. Enfin, alignez deux répliques PDMS identiques pour fabriquer le HFMD par manipulation manuelle.

Et vérifiez l’alignement à l’aide d’un microscope. Placez le HFMD dans un four réglé à 65 degrés Celsius pendant la nuit pour renforcer le lien entre les deux répliques PDMS. Dissoudre le monomère NIPAAm dans de l’eau désionisée à un rapport poids/poids de un pour un à l’aide d’un mélangeur vortex.

Par exemple, dissolvez 10 grammes de NIPAAm dans 10 millilitres d’eau désionisée. Laissez la solution monomère reposer en position verticale à température ambiante pendant au moins 15 minutes. Lorsque l’interface séparant les deux phases devient claire, extrayez soigneusement deux millilitres de solution monomère des phases riche en N et pauvre en N sans perturber cette interface à l’aide d’une pipette.

Ensuite, ajoutez quatre milligrammes de MBAAm aux solutions de monomères riches en azote et pauvres en azote extraits en tant que réticulant. Ensuite, ajoutez quatre milligrammes de photo-initiateur aux solutions pour préparer les fluides de base un et deux pour l’échantillon à faible concentration de réticulant. Enfin, dissolvez 10 % en poids de tensioactif d’huile dans de l’huile minérale pour préparer le fluide de gaine.

Chargez deux millilitres de fluides de base un et deux et le liquide de gaine dans trois seringues distinctes de trois millilitres. Montez les seringues dans les pousse-seringues et connectez chaque seringue à l’entrée de liquide appropriée du HFMD à l’aide d’un tube. Utilisez le tube pour connecter la sortie de fluide du HFMD à un réservoir de collecte.

Réglez les pousse-seringues pour infuser les fluides de base un et deux à des débits de deux microlitres par minute. Et d’infuser le liquide de gaine à 10 microlitres par minute. Ensuite, positionnez la source de lumière UV perpendiculairement à environ un centimètre du réservoir de collecte.

Allumez la source de lumière UV et surveillez visuellement la production continue de microhydrogels janus. Collectez les microhydrogels de janus fabriqués dans un tube conique et lavez-les avec de l’alcool isopropylique. Ensuite, centrifugez le tube conique pour décanter les microhydrogels.

Répétez l’étape de centrifugation en utilisant de l’eau désionisée avec le tensioactif d’eau pour éliminer l’alcool isopropylique restant autour des microhydrogels Janus. Conservez les microhydrogels de janus entièrement lavés dans un flacon de 10 millilitres contenant de l’eau désionisée. À l’aide d’une pipette, placez les microhydrogels de janus synthétisés dans une plaque à 24 puits.

Laissez les hydrogels se déposer pendant 15 secondes jusqu’à ce qu’une monocouche se forme à la surface inférieure du puits. Obtenez une image du microhydrogel Janus à 24 degrés Celsius à l’aide d’un microscope optique droit avec une lentille d’objectif 5x. Placez un module thermoélectrique sous la plaque du puits et contrôlez la tension de ce module pour augmenter la température de la solution contenant des microhydrogels de janus à 32 degrés Celsius.

Obtenez une fois de plus une image du microhydrogel Janus à 32 degrés Celsius à l’aide d’un microscope optique droit avec une lentille d’objectif 5x. À partir des 25 images de différents microhydrogels janus à 24 et 32 degrés Celsius, mesurez le rayon des phases polymérisées riches en pN et pauvres en pN à l’aide d’un logiciel d’analyse d’images selon les instructions du fabricant. Voici le schéma de principe du HFMD pour la génération de microgouttelettes de janus.

Les solutions riches en azote et pauvres en azote sont injectées avec précision dans le HFMD et brisées en microgouttelettes au niveau de l’orifice par le fluide de gaine d’huile minérale. Les microgouttelettes Janus obtenues par HFMD ont des rapports de volume différents de solutions riches en azote et pauvres en azote, comme indiqué ici. Le rapport volumique de la solution riche en N et de la solution pauvre en azote composant les microhydrogels est contrôlé en modifiant le débit de chaque solution.

Ici, des diagrammes schématiques et des micrographies optiques des microgouttelettes de janus et des microhydrogels en réponse aux changements environnementaux et de température sont présentés. Pour quantifier la thermoréactivité, le rayon des microgouttelettes Janus et des microhydrogels a été mesuré et a montré un comportement anisotrope et thermo-réactif causé par les différences de concentration de monomères NIPAAm entre les riches en pN et les pauvres en pN. La capacité de charge organophile/hydrophile de ces microhydrogels est observée, car les colorants liposolubles préfèrent fortement se dissoudre dans la solution riche en N.

Alors que les colorants solubles dans l’eau préfèrent se dissoudre dans la solution pauvre en N. Des microhydrogels Janus dotés d’une double capacité de charge hydrophile/organophile à l’intérieur d’une seule particule sont enfin fabriqués. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 40 minutes si elle est correctement préparée.

Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler de maintenir les conditions ambiantes, en particulier la température, car la solution NIPAAm hautement concentrée cristallise en dessous de 25 degrés Celsius. Après son développement, cette technique ouvrira la voie aux chercheurs dans le domaine des systèmes d’administration de médicaments pour développer des microhydrogels fonctionnels capables de contrôler les taux de libération de médicaments et d’encapsuler plusieurs médicaments sans contamination croisée. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de synthétiser des microhydrogels Janus composés d’un matériau de base poly NIPAAm.