Microfluidic सूखी-कताई और पुनर्जीवित रेशम Fibroin फाइबर का लक्षण वर्णन
Summary
microfluidic कताई और पुनर्जीवित रेशम fibroin monofilament के microstructure लक्षण वर्णन के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है ।
Abstract
प्रोटोकॉल ुपालन की कताई प्रक्रिया नकल उतार के लिए एक विधि को दर्शाता है । देशी कताई प्रक्रिया में, करार कताई वाहिनी रेशम प्रोटीन कॉंपैक्ट और कतरनी और बढ़ाव बलों द्वारा आदेश दिया जा करने के लिए सक्षम बनाता है । यहां, एक biomimetic microfluidic चैनल ुपालन की कताई वाहिनी की विशिष्ट ज्यामिति नकल करने के लिए डिजाइन किया गया था । पुनर्जीवित सिल्क fibroin (RSF) उच्च एकाग्रता के साथ मैगनीज कताई, परिवेश के तापमान और दबाव में शुष्क स्पिन फाइबर के लिए microchannel के माध्यम से बाहर निकाला गया था । के बाद इलाज प्रक्रिया में, के रूप में काता फाइबर तैयार किया गया और इथेनॉल जलीय समाधान में संग्रहीत । सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन वाइड-एंगल एक्स-रे विवर्तन (SR-WAXD) तकनीक का इस्तेमाल सिंगल RSF फाइबर के microstructure की जांच के लिए किया गया था, जो एक्स-रे के RSF को नॉर्मल microbeam फाइबर एक्सिस के साथ एक नमूना धारक के लिए तय किए गए थे । crystallinity, crystallite आकार, और फाइबर की क्रिस्टलीय अभिविन्यास WAXD डेटा से गणना की गई. दो आयामी WAXD पैटर्न के भूमध्य रेखा के पास विवर्तन आर्क्स संकेत मिलता है कि बाद इलाज RSF फाइबर एक उच्च अभिविन्यास की डिग्री है.
Introduction
मकड़ी और ुपालन परिवेश के तापमान और दबाव में जलीय प्रोटीन समाधान से बकाया रेशम फाइबर का उत्पादन कर सकते हैं । बाल काटना और विस्तार प्रवाह रेशम ग्रंथि1में तरल क्रिस्टल बनावट के गठन को प्रेरित कर सकते हैं । हाल के वर्षों में, उच्च शक्ति कृत्रिम फाइबर का उत्पादन करने के क्रम में मकड़ी की कताई प्रक्रिया नकल उतार में एक महान रुचि रही है । हालांकि, बड़ी मात्रा में स्पाइडर सिल्क प्रोटीन का निर्माण कुशलतापूर्वक और आर्थिक रूप से नरभक्षी के कारण मकड़ियों द्वारा खेती से नहीं किया जा सकता है । ुपालन रेशम की पर्याप्त मात्रा में खेती द्वारा आसानी से प्राप्त किया जा सकता है । अंयथा, ुपालन और मकड़ी एक समान कताई प्रक्रिया और एमिनो एसिड संरचना है । इसलिए, ुपालन सिल्क fibroin कई शोधकर्ताओं द्वारा कृत्रिम पशु रेशम स्पिन करने के लिए एक विकल्प के रूप में चुना जाता है ।
मकड़ी और ुपालन हवा में फाइबर में अपनी कताई वाहिनी के माध्यम से प्रोटीन समाधान बाहर निकालना । उच्च तनाव स्पिनिंग डक्ट के साथ उत्पंन सबसे अधिक संभावना एक अधिक विस्तारित अनुरूप करने के लिए रेशम fibroin अणुओं खिंचाव2। कृत्रिम रेशम फाइबर पारंपरिक गीला कताई और सूखी कताई प्रक्रियाओं3,4है, जो खाते में तरल पदार्थ कताई वाहिनी में उत्पंन बलों नहीं ले का उपयोग कर घूमती है ।
सबसे पहले, microfluidic दृष्टिकोण रेशम प्रोटीन5,6के विधानसभा की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया गया । फिर, RSF के microfluidic निर्माण बाल काटना और विस्तार बलों7,8मॉडलिंग के माध्यम से अध्ययन किया गया था । युवा मापांक और RSF फाइबर के व्यास microfluidic गीला कताई द्वारा देखते किया जा सकता है, लेकिन तैयार फाइबर की तन्यता ताकत से कम था १०० MPa7. अंत में, उच्च शक्ति RSF फाइबर सफलतापूर्वक microfluidic सूखी कताई विधि का उपयोग कर तैयार किया गया, लेकिन फाइबर का व्यास केवल 2 µm8है । हाल ही में, microfluidic गीला कताई सफलतापूर्वक उच्च शक्ति संयोजक मकड़ी रेशम फाइबर के उत्पादन में इस्तेमाल किया गया था । हवा में ड्राइंग के बाद कताई सतह और कृत्रिम फाइबर के आंतरिक दोषों में सुधार9.
इस अध्ययन में, RSF फाइबर के लिए बेहतर microfluidic कताई प्रक्रिया शुरू की है । यह कताई डोप, कतरनी बलों, और सूखी कताई प्रक्रिया सहित ुपालन सिल्क की कताई प्रक्रिया की नकल करना है । इस कताई विधि न केवल उच्च शक्ति कृत्रिम रेशम फाइबर का उत्पादन कर सकते हैं, लेकिन यह भी फाइबर के व्यास को समायोजित कर सकते हैं । सबसे पहले, RSF कताई डोप और बाल काटना एक दूसरे क्रम घातीय क्षय के साथ एक नकल चैनल में लम्बा था । दूसरे, फाइबर आकृति विज्ञान और संपत्तियों पर सापेक्षिक आर्द्रता (आरएच) के प्रभाव microfluidic ड्राई-स्पिनिंग प्रक्रिया10में अध्ययन किया गया । पारंपरिक कताई spinneret की तुलना में, हमारे microfluidic प्रणाली अत्यधिक biomimetic है और शुष्क या गीला कताई विधि द्वारा परिवेश के तापमान पर समाधान से उच्च शक्ति फाइबर का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
उच्च संकल्प, उच्च चमक, और सिंक्रोट्रॉन विकिरण microfocus एक्स-रे के उच्च ऊर्जा के कारण, यह कई micrometers के व्यास के साथ एक एकल फाइबर के microstructure की विशेषता के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है4,11 , 12 , 13 , 14. यहां, SR-WAXD तकनीक crystallinity, crystallite आकार और RSF फाइबर के क्रिस्टलीय अभिविन्यास की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया गया था ।
Protocol
सावधानी: कृपया उपयोग करने से पहले सभी प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डेटा पत्रक देखें । ढलाई की तैयारी में इस्तेमाल रसायनों के कई तीव्रता से विषाक्त कर रहे हैं । कृपया व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (सुरक्षा च?…
Representative Results
Discussion
RSF समाधान के डायलिसिस के दौरान, पीएच मान निंनलिखित एकाग्रता की प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है । यदि जल के पीएच मान 6 से छोटी है, RSF समाधान एकाग्रता की प्रक्रिया के दौरान जेल के लिए आसान हो जाएगा । जमाना से ब?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (२१६७४०१८), चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान और विकास कार्यक्रम (2016YFA0201702/2016YFA0201700), और शंघाई शिक्षा विकास द्वारा समर्थित “Shuguang कार्यक्रम” द्वारा प्रायोजित है फाउंडेशन और शंघाई नगर निगम शिक्षा आयोग (15SG30), ढु विशिष्ट युवा प्रोफेसर कार्यक्रम (A201302), केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष, और १११ परियोजना (No. 111-2-04) ।
Materials
| B. mori Cocoons | Farmer in Tongxiang, Zhejiang Province, China | ||
| Sodium carbonate, anhydrous, 99.8% | Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China | Analytically Pure | |
| Lithium bromide, 99.1% | Shanghai China Lithium Industrial Co., Ltd., China | Analytically Pure | |
| Calcium chloride, anhydrous, 96.0% | Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China | Analytically Pure | |
| Ethanol, anhydrous, 99.7% | Sinopharm Group Chemical Reagent Co.,Ltd., China | 10009218 | Analytically Pure |
| SU-8 photoresist | MicroChem Corp., USA | ||
| Developing solution | MicroChem Corp., USA | ||
| Sylgard 184 | Dow Corning, USA | ||
| Isopropanol | Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China | Analytically Pure | |
| Concentrated sulfuric acid | Pinghu Chemical Reagent Factory, China | Analytically Pure | |
| 30 vol% hydrogen peroxide | Shanghai Jinlu Chemical reagent Co., Ltd., China | Analytically Pure | |
| Acetone | Shanghai Zhengxing Chemical Reagent Factory, China | Analytically Pure | |
| Oxygen plasma treatment | DT-01, Suzhou Omega Machinery Electronic Technology Co., Ltd., China | ||
| Syringe pump | KD Scientific, USA | KDS 200P | |
| Humidifier | SEN electric | ||
| Driller | Hangzhou Bo Yang Machinery Co., Ltd., China | bench drilling machine Z406c | |
| Material testing system | Instron, USA | Model: 5565 | |
| PeakFit | Systat Software, Inc., USA | Version 4.12 |
Riferimenti
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