Presentiamo un protocollo per sintetizzare microidrogel Janus composti interamente dallo stesso materiale di base, poli(N-isopropilacrilammide) (PNIPAAm), con una struttura chiaramente compartimentata basata sulla separazione di fase di una soluzione monomerica NIPAAm supersatura. I microidrogel Janus sintetizzati mostrano proprietà uniche come la termoreattività anisotropa e la capacità di carico organofilo/idrofilo.
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In questo articolo
Sommario
Abstract
Le microparticelle di Giano sono particelle compartimentate con strutture molecolari e/o funzionalità diverse su ciascuno dei loro due lati. Grazie a questa proprietà unica, le microparticelle Janus sono state riconosciute come una nuova classe di materiali, attirando così una grande attenzione da vari campi di ricerca. La versatilità di queste microparticelle è stata esemplificata attraverso il loro utilizzo come elementi costitutivi per l'autoassemblaggio, attuatori elettricamente reattivi, emulsionanti per vernici e cosmetici e vettori per la somministrazione di farmaci. Questo studio introduce un protocollo dettagliato che descrive esplicitamente un metodo sintetico per la progettazione di nuovi microidrogel Janus composti da un unico materiale di base, la poli(N-isopropilacrilammide) (PNIPAAm). Le microgoccioline Janus vengono inizialmente generate tramite un dispositivo microfluidico a focalizzazione idrodinamica (HFMD) basato sulla separazione di una soluzione acquosa di monomero NIPAAm supersaturo e successivamente polimerizzate attraverso l'esposizione all'irradiazione UV. Si è scoperto che i microidrogel Janus risultanti erano interamente composti dallo stesso materiale di base, presentavano una morfologia compartimentalizzata facilmente identificabile e mostravano una termoreattività anisotropa e una capacità di carico organofilo/idrofilo. Riteniamo che il metodo proposto introduca una nuova piattaforma di idrogel con il potenziale per la sintesi avanzata di microidrogel Janus multifunzionali.
Introduzione
Gli idrogel sono una rete di catene polimeriche idrofile. 1 Una crescente quantità di ricerche nel campo degli idrogel ha promosso progressi significativi e ha rivelato la loro somiglianza con i tessuti biologici; Le proprietà degli idrogel consentono l'assorbimento di grandi quantità di acqua mantenendo la loro struttura. Anche gli idrogel sensibili all'ambiente sono stati ampiamente studiati a causa della loro capacità di gonfiarsi o restringersi in modo reversibile in risposta a stimoli esterni. 2 Diversi fattori scatenanti, tra cui temperatura,3-5 pH,6,7 luce,8,9 campi elettrici,10,11 e molecole spe....
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Protocollo
1. Realizzazione di uno stampo master per la focalizzazione idrodinamica dispositivo a microfluidi (HFMD) attraverso la fotolitografia
- Progettare una fotomaschera per il HFMD (Figura 1a) utilizzando il software di progettazione assistita da computer (CAD) secondo il protocollo del produttore.
- Risciacquare una fetta 4 'silicio con acetone, alcol isopropilico (IPA), e acqua deionizzata (DI) per rimuovere la polvere organica e inorganica dal wafer.
- Pulire il wafer di silicio con O 2 al plasma a 100 W di potenza per 5 minuti per aumentare la forza di legame tra il wafer e SU-8.
- Spin-coat 4 ml del fo....
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Risultati
Figura 3a presenta uno schema del setup sperimentale utilizzato per sintetizzare microhydrogels Janus tramite il HFMD. Le fasi N-ricchi e N-poveri sono stati iniettati nel proprio HFMD come fluidi fondamentali 1 e 2 e poi fuse e suddivise in microgoccioline Janus all'orifizio dal fluido di trasporto di olio minerale a causa del capillare instabilità Rayleigh. Di conseguenza, microgoccioline Janus composto di fasi N-ricchi e N-poveri sono stati generati con s.......
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Discussione
Due materiali di base immiscibili sono generalmente utilizzati per sintetizzare le microhydrogels Janus. Fino a poco tempo, microhydrogels Janus costituiti dello stesso materiale di base sono stati segnalati raramente e le microhydrogels Janus riportati non hanno una chiara morfologia interna a causa del disturbo causato dal miscibilità dei materiali che lo compongono. 35, 36 In questo protocollo, dimostriamo un metodo per sintetizzare microhydrogels Janus interamente composti da materiale di base singola, PN.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dalla sovvenzione della National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal governo coreano (MSIP (Nos. 2014R1A2A1A01006527 e 2011-0030075).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Wafer di silicio | LG Siltron | 4", | Wafer di prova per la fabbricazione di stampi master |
| Acetone | Samchun Pure Chemical | A0097 | Pulizia wafer di silicio |
| Alcool isopropilico (IPA) | Daejung Chemicals & Metalli | 5035-4404 | Pulizia wafer di silicio |
| Sistema di purificazione dell'acqua | Merck Millipore | EMD Millipore RIOs Essential 5 | Preparazione di acqua deionizzata |
| O2 macchina al plasma | Femto Science | VITA-A | Pulizia wafer di silicio |
| SU-8 2150 | MicroChem | Y111077 0500L1GL | Photoresist per la fabbricazione di stampi master |
| Piastra riscaldante | Misung Scientific | HP330D, HP150D | Cottura SU-8 |
| Sviluppatore SU-8 | Microchem | Y020100 4000L1PE | Sviluppo SU-8 |
| Maschera sistema di allineamento per fotolitografia | Shinu Mst Co. | CA-6M | Fotolitografia |
| Sylgard 184 kit di elastomeri siliconici | Dow Corning | 1064891 | PDMS colata |
| Laboratorio Trattamento corona | Electro-technic Products Inc. | Modello BD-20AC | PDMS trattamento al plasma ad aria |
| N-isopropilacrilammide (NIPAAm) | Sigma-Aldrich | 415324-50G | Monomer |
| N,N'-metilenbisacrilammide (MBAAm) | Sigma-Aldrich | 146072-100G | reticolante di NIPAAm |
| 4-(2-idrossietossi)fenil-(2-idrossi-2-propil)chetone, Irgacure 2959 | BASF | 55047962 | Fotoiniziatore di NIPAAm |
| ABIL EM 90 | Evonik Industrie | 201109 | Tensioattivo per olio |
| Miscelatore a vortice | Scientific Industries Inc. | Vortex-Genie 2 | Miscelazione |
| Tygon Tubo | Saint-Gobain | I.D. 1/32", O.D. 3/32", Parete 1/32" | Tubo di collegamento tra siringhe e HFMD |
| Sorgente di luce UV | Hamamatsu | Spot Sorgente luminosa LC8 | Polimerizzazione da NIPAAm a PNIPAAm |
| Siringhe, NORM-JECT (3 ml) | Henke-Sass Wolf GmbH | 22767 | Caricamento dei materiali |
| Pompa a siringa | KD Scientific | KDS modello 200 | Perfusione di materiali |
| Tegitol Tipo NP-10 | Sigma-Aldrich | NP10-500ML | Tensioattivo per acqua |
| Olio rosso O | Sigma-Aldrich | O0625-25G | Colorante per fase ricca di N |
| Olio Blu N | Sigma-Aldrich | 391557-5G | Colorante per fase ricca di N |
| Colorante alimentare giallo | Edentown F& B | NA | Colorante per la fase N-povera |
| Colorante alimentare verde | Edentown F& B | NA | Colorante per fase N-povera |
| Alimentazione | Agilent | E3649A | Fonte di alimentazione per modulo termoelettrico |
| Modulo termoelettrico | Peltier | FALC1-12710T125 | Controllo della temperatura |
| Centrifuga | Labogene | 1248R | Sedimentazione di microidrogel |
| Piastra a 24 pozzetti | SPL Life Sciences | 32024 | Serbatoio per l'osservazione |
| Microscopio ottico | Nikon | ECLIPSE 80i | Osservazione ottica |
| Software di analisi delle immagini | IMT i-Solution Inc. | iSolutions DT | Misurazione del raggio |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
