Name: Voorbereiding van de Monodomain Liquid Crystal Elastomers en Liquid Crystal elastomeer Nanocomposieten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 21 s
Description: Leer hoe je vormresponsieve vloeibare kristal-elastomeren en nanocomposieten bereidt voor weefseltechniek en actieve celkweek. Deze methode maakt onderzoek naar stress en rek op celgedrag mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door de Nationale Carrièrebeurs Foundation (CBET-1336073 naar RV), de ACS Petroleum Research Fund (52345-DN17 tot RV), de American Heart Association (BGIA naar JGJ), de National Science Foundation (LOOPBAAN CBET-1.055.942 aan JGJ), de National Institutes of Health / National Heart, Lung and Blood Institute (1R21HL110330 naar JGJ), Louis en Peaches Owen en Texas Children&#39;s Hospital.

1. Synthese van Aligned polysiloxaan LCEs <ol><li> Combineer 166,23 mg reactieve mesogene (4-methoxyfenyl 4- (3-butenyloxy) benzoaat), 40 mg poly (hydromethylsiloxane) en 12,8 mg crosslinker (1,4-di (10-undecenyloxybenzene) 30 met 0,6 ml watervrij tolueen in een klein flesje (ongeveer 13 mm in diameter en 100 mm lang) geladen met een roerstaaf. Roer de oplossing bij 35 ° C gedurende 25 min op te lossen. </li><li> In een afzonderlijk flesje, een oplossing van 1 gew% dichloor (1,5-cyclo-octadieen) -platinum (II) katalysator in dichloormethaan. Voeg 30 ul van de katalysator oplossing van de reagentia uit stap 1.1 via een pipet, roer om te mengen, en giet de oplossing in een op maat gemaakt (3 cm x 2 cm x 1 cm) rechthoekige polytetrafluorethyleen (PTFE) schimmel. Bedek de mal losjes met een glasplaatje en plaats in verwarmingsoven bij 60 ° C gedurende 30 minuten onder periodiek schudden om bellen te verwijderen gedurende de eerste 15 min. </li><li> Schimmel te verwijderen uit het verwarmen oven en cool met vloeibare stikstof door het gieten van vloeibare stikstof in een kleine houder en met de onderkant van de PTFE mal met de vloeibare stikstof gedurende 2 sec. <ol><li> Zodra het mengsel afgekoeld, voorzichtig elastomeer verwijderen uit matrijs met een metalen spatel en bovenop een PTFE-platen. Maak de randen LCE met een scheermesje en snijd de LCE over zijn lengte in drie gelijke stukjes (. Ongeveer 2,7 cm lang en 0,5 cm breed). </li></ol></li><li> Hangen elk stuk met één einde aan een horizontale stang 10 en bevestig paperclips (4,4 g) aan het andere uiteinde van de LCE. Houd de LCE vast met tape, paperclips en voeg een voor een in stappen van 10 min. Hang LCE gedurende 7 dagen bij KT merkt lengteveranderingen en uniformiteit. Gooi een monster dat scheurt of breekt. Verwijder monsters en bewaar bij kamertemperatuur. </li></ol> 2. Voorbereiding van elektrisch Responsive polysiloxaan LCE Nanocomposieten <ol><li> Om LCE nanocomposieten te bereiden met roet verspreid in degrootste deel van het monster, eerste herhaalt u de stappen 1,1-1,4 boven. Voeg 4,38 mg roet nanodeeltjes aan de reactieoplossing die reactieve mesogene, verknopingsmiddel en siloxaan. Met een totaal van 5 paperclips in plaats van 10 voor het laden. </li><li> Om extra roet nanopartikels toevoegen LCE oppervlak, bereid 1% w / v oplossing van carbon black nanodeeltjes in tolueen. Sonificeer 20 min aan nanodeeltjes te dispergeren en giet de dispersie in een petrischaal. Dompel de LCEs uit stap 2.1 in de nanodeeltjes dispersie voor 6 uur. </li><li> Na 6 uur werd een pipet gebruikt om de oplossing uit de petrischaal trekken en laat het elastomeer te drogen in lucht. Reinig overtollige koolstofdeeltjes op het oppervlak met tape of een wattenstaafje. </li></ol> 3. Bereiding van Reversible epoxy gebaseerde LCEs <ol><li> Meng 246,15 mg 4,4&#39;-diglycidyloxybiphenyl 31, 101 mg sebacinezuur, 71,6 mg hexadecanedioic zuur en 76 mg-carboxydecyl beëindigd polydimethylsiloxaan in een custom-made (3 cm x 2 cm x 1 cm) rechthoekige PTFE mal. Verwarm de monsters door het op een verwarmingsplaat bij 180 ° C. <ol><li> Voeg 11,48 mg (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] dec-5-een) katalysator en roer met metalen pincet voorverwarmd tot 180 ° C. Verder laten reageren tot het mengsel een gel vormt na ongeveer 20 minuten en roer periodiek bellen gegenereerd door de reactie te verwijderen. </li></ol></li><li> Verwijder de PTFE boot van de kookplaat en laat afkoelen tot kamertemperatuur. Gebruik een scheermesje om de elastomeer te scheiden van de PTFE matrijs. </li><li> Plaats twee PTFE vellen in een polymeer pers bij 180 ° C. Plaats het elastomeer bij stap 3,2 tussen de PTFE-platen en comprimeren van het monster tot een dikte van 0,3-0,5 mm. Verhit bij 180 ° C gedurende 4 uur. </li><li> Verwijder het monster en laat afkoelen tot kamertemperatuur. Snijd het monster in rechthoekige stukken (ongeveer 2,5 cm lang en 0,5 cm breed). Hang het monster aan de ene kant het gebruik van polyimide tape in een verwarming oven. Hechten 12 paperclips (8,88 g) aan het vrije uiteinde van het monster. Stel de temperatuur van de verwarmingsoven tot 165 ° CO / N, of 12-16 uur. </li><li> Verwijder het elastomeer uit de verwarmings- oven en let op de verandering in de lengte. Verwarm het monster tot 80 ° C op een kookplaat te restspanning verwijder vervolgens afkoelen naar kamertemperatuur. </li></ol> 4. Testen en karakterisering van LCEs <ol><li> Meet omkeerbare rek door verhitting van de monsters op een kookplaat bij 120 ° C en beeldvorming met een camera. Noteer de initiële monsterlengte bij kamertemperatuur, het monster lengte na verhitting tot 120 ° C, en de lengte na afkoelen naar kamertemperatuur. LCEs moet ongeveer 30% bedroeg en terugkeren naar hun oorspronkelijke lengte bij afkoeling. Zie bijvoorbeeld afbeeldingen weergegeven in figuur 1A en 1B. </li><li> Analyseer fase-overgangstemperatuur en glasovergang door differentiële scanning calorimetrie (DSC) van het snijden van een stukje van elkaar LCE en scannen van 0 ° C tot 150 ° C bij een verwarmingssnelheid / coOling snelheid van 10 ° C / min 32,33. </li><li> Kwantificeren van de mate van vloeibaar kristal uitlijning door röntgendiffractie metingen. Leg monsters in een X-ray diffractometer met 2D grafische mogelijkheden. 33 Zie bijvoorbeeld diffractie beelden weergegeven in figuur 2. Opmerking: Het beeld diffractie moet anisotroop zijn, als gevolg van de aanpassing van de LCE 33. Polysiloxaan LCEs zijn nematische en op basis van epoxy LCEs vertonen een smectische fase. </li><li> Meet stijfheid van LCE en verandering in lengte en breedte middels dynamische mechanische analyse (DMA). Recordlengte en stijfheid verandert als functie van de temperatuur voor LCEs en als functie van de elektrische potentiaal LCE nanocomposieten. <ol><li> Voor thermo-mechanische metingen, gebruik dan een scheermesje om handmatig te snijden monsters naar afmetingen van 2 cm x 0,3 cm en zorgvuldig vast in spanning tussen klemmen. Breng een kracht van 1 mn om eventuele speling te verwijderen. <ol><li> Thermisch evenwicht monsters bij 30 ° C followed door verwarming en koeling cycli bij 5 ° C / min. Warmte monster van 30 ° C tot 120 ° C. Veranderingen in temperatuur veroorzaken veranderingen in de lengte en breedte van het monster, die zijn opgenomen in de DMA meting. Zie figuur 3A voor thermomechanische metingen van een LCE monster. </li></ol></li><li> Voor elektromechanische metingen handmatig afsnijden LCE nanocomposiet monsters afmetingen van 2 cm x 0,3 cm en lijm een ​​koperdraad aan de tegengestelde uiteinden van LCE nanocomposieten met een zilverepoxy. Bevestig de LCE nanocomposiet met behulp van spanning klemmen met 1 mN spanning. <ol><li> Breng een elektrische potentiaal via koperdraden bij een voltage tussen 0 - 60 V, een frequentie van 60 Hz en een aan / uit pulsduur varieert van 0,1 sec - 30 sec. </li><li> Opnameveranderingen vorm in reactie op het elektrische potentiaal. Breng een vaste kracht van 1 mn om strak te trekken. De positieverandering van de klemmen overeenkomt met veranderingen in het monster bepalen. Zie Figure 3B elektromechanische metingen van een nanocomposiet LCE monster. </li></ol></li></ol></li></ol> 5. actieve cel cultuur door middel van elektrische stimulatie van de LCE Nanocomposieten <ol><li> Behandel een oppervlak van LCE nanocomposieten onder zuurstofplasma gedurende 30 sec. Rotatie gegoten 300 ui van een oplossing van polystyreen in tolueen (1% w / v) bij 3300 rpm gedurende 1 min bovenop het plasma gereinigde oppervlak. Droog het elastomeer onder vacuüm gedurende 12 uur tot tolueen te verwijderen en behandelen polystyreen beklede oppervlak LCE nanocomposiet gebruik van zuurstof plasma voor 30 sec. </li><li> Plaats LCE nanocomposieten in 70% ethanol-oplossing gedurende 30 minuten aan het oppervlak gesteriliseerd. <ol><li> Was LCE nanocomposiet met fosfaatgebufferde zoutoplossing en breng het LCE een droge petrischaal met de met polystyreen bedekte kant naar boven. Laag het gehele oppervlak van de LCE door onderdompeling in 5 ml rattenstaart collageen type I-oplossing (50 ug / ml in 0,02 N azijnzuur). Incubeer de LCE nanocomposite bij 37 ° C en 5% CO2 gedurende ten minste 30 min. </li></ol></li><li> Isoleer neonatale rat ventriculaire hartspiercellen en schorten in high-serum plating media zoals eerder gemeld 11. <ol><li> Plaat cellen bovenop LCE substraten zoals hierboven beschreven bij een dichtheid van 100.000 - 600.000 cellen / cm2. Ongeveer 24 uur later, de overdracht van de cellen aan lage serum onderhoud media (DMEM, 18,5% M199, 5% HS, 1% FBS en antibiotica). Sta cardiomyocyten te hechten en verspreiden zich op het oppervlak van de LCE gedurende 4 dagen. </li></ol></li><li> Ontwerpen en fabriceren van een aangepaste vaartuig met een 3-D printer via het schema van de in figuur 4 middels protocol van de fabrikant verblijf. Opmerking: De 3D afgedrukte vat een rechthoekige houder met buitenafmetingen van 60 mm x 40 mm x 20 mm en de inwendige afmetingen van 50 mm x 30 mm x 15 mm. Op twee zijvlakken, zijn er twee sets van 5 mm gaten voor het inbrengen geleidende carbon staven. Inkepinges rond de gaten en tot aan de bovenrand van de houder zorgen voor het plaatsen van een rechthoekig stuk kunststof (afmetingen 52,5 mm x 12 mm x 4 mm) over het vat om LCE zijn plaats te houden aan beide uiteinden. De afstand tussen de gaten 3 mm aan één zijde van het vat en inkepingen bevinden zich rond de openingen zoals weergegeven in figuur 4. Deze is ontworpen op de grootte van de LCE oppervlakken boven beschreven zijn. Geleidende koolstof stangen waarvoor een commerciële leverancier zoals in de Materials Supplement. <ol><li> Steek carbon staven door de gaten over de schepen en op zijn plaats houden met behulp van medische siliconen lijm. Cure de lijm O / N. </li></ol></li><li> Transfer LCE nanocomposieten met hartspiercellen op een aangepaste 3D-gedrukte vat gevuld met celcultuur onderhoud media en met parallelle geleidende koolstof stangen verbonden met een elektrische bron. Plaats de LCE over de carbon staven en lossen aan de ene kant om elektrisch contact te verzekeren. <ol><li> Plaats een rechthoekig stukje plastic door de inkepingen in de 3-D vaartuig LCE zijn plaats te houden aan één of beide einden, maar plaats dit losjes over LCE monster. Elektrisch stimuleren LCE door toepassing van een 40 V AC elektrische potentiaal met een 5 seconden aan / uit in totaal 24 uur. </li></ol></li><li> Vlekken op het membraan van levende cellen met behulp van calceïne AM zoals eerder 11 beschreven. </li><li> Voor kernen kleuring, bedekken de cellen met DAPI-bevattend fixeermiddel voor beeldvorming onder een omgekeerde fluorescentiemicroscoop. Gebruik ImageJ om het aantal levende cellen te tellen en bepalen de hoek van celuitlijning met de beste aanpassingsfunctie. </li></ol> 6. Actief Cultuur van de Cel met behulp van LCEs Direct Verwarming <ol><li> Herhaal stap 5,1-5,3 boven het gebruik van een pure LCE zonder carbon black nanodeeltjes toegevoegd. Deze procedure wordt ook beschreven in een eerdere publicatie. 11 </li><li> Breng de LCE met hartspiercellen op een Petri dish met celkweek onderhoud media en een 0.5 &quot;x 2&quot; Kapton resistieve kachel. Levering warmte aan de LCE instelling door de resistieve verwarming met verwarmingsvermogen van 12 W aan en uit de warmte met 5 seconden intervallen gedurende tenminste 24 uur. </li></ol>

<ol><li>Nikkhah, M., Edalat, F., Manoucheri, S., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+microscale+topographies+to+control+the+cell-substrate+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Engineering microscale topographies to control the cell-substrate interface.</a> Biomaterials. 33 (21), 5230-5246 (2012).</li>
<li>Mather, P. T., Luo, X., Rousseau, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+Memory+Polymer+Research%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Mater.+Res%22%5BJournal%5D)">Shape Memory Polymer Research.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 39 (1), 445-471 (2009).</li>
<li>Small, W., Singhal, P., Wilson, T. S., Maitland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+applications+of+thermally+activated+shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Biomedical applications of thermally activated shape memory polymers.</a> J. Mater. Chem. 20 (17), 3356-3366 (2010).</li>
<li>Rickert, D., Lendlein, A., Peters, I., Moses, M. A., Franke, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatibility+testing+of+novel+multifunctional+polymeric+biomaterials+for+tissue+engineering+applications+in+head+and+neck+surgery%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Arch.+Oto-Rhino-Laryngol.+Head+Neck%22%5BJournal%5D)">Biocompatibility testing of novel multifunctional polymeric biomaterials for tissue engineering applications in head and neck surgery: an overview.</a> Eur. Arch. Oto-Rhino-Laryngol. Head Neck. 263 (3), 215-222 (2006).</li>
<li>Chen, Q., Liang, S., Thouas, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastomeric+biomaterials+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Elastomeric biomaterials for tissue engineering.</a> Prog. Polym. Sci. 38 (3-4), 584-671 (2013).</li>
<li>Mano, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-Responsive+Polymeric+Systems+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Eng.+Mater%22%5BJournal%5D)">Stimuli-Responsive Polymeric Systems for Biomedical Applications.</a> Adv. Eng. Mater. 10 (6), 515-527 (2008).</li>
<li>Ratna, D., Karger-Kocsis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+shape+memory+polymers+and+composites%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci%22%5BJournal%5D)">Recent advances in shape memory polymers and composites: a review.</a> J. Mater. Sci. 43 (1), 254-269 (2008).</li>
<li>Biggs, J., Danielmeier, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroactive+Polymers%3A+Developments+of+and+Perspectives+for+Dielectric+Elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Electroactive Polymers: Developments of and Perspectives for Dielectric Elastomers.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52 (36), 9409-9421 (2013).</li>
<li>Ware, T. H., McConney, M. E., Wie, J. J., Tondiglia, V. P., White, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voxelated+liquid+crystal+elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Voxelated liquid crystal elastomers.</a> Science. 347 (6225), 982-984 (2015).</li>
<li>Shepherd, R. F., Ilievski, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multigait+soft+robot%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Multigait soft robot.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 108 (51), 20400-20403 (2011).</li>
<li>Agrawal, A., Adetiba, O., Kim, H., Chen, H., Jacot, J. G., Verduzco, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-responsive+liquid+crystal+elastomers+for+dynamic+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Res%22%5BJournal%5D)">Stimuli-responsive liquid crystal elastomers for dynamic cell culture.</a> J. Mater. Res. 30 (04), 453-462 (2015).</li>
<li>Yang, P., Baker, R. M., Henderson, J. H., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+wrinkle+formation+via+shape+memory+dynamically+aligns+adherent+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">In vitro wrinkle formation via shape memory dynamically aligns adherent cells.</a> Soft Matter. 9 (18), 4705-4714 (2013).</li>
<li>Xu, X., Davis, K. A., Yang, P., Gu, X., Henderson, J. H., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+Memory+RGD-Containing+Networks%3A+Synthesis%2C+Characterization%2C+and+Application+in+Cell+Culture%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Symp%22%5BJournal%5D)">Shape Memory RGD-Containing Networks: Synthesis, Characterization, and Application in Cell Culture.</a> Macromol. Symp. 309-310 (1), 162-172 (2011).</li>
<li>Davis, K. A., Luo, X., Mather, P. T., Henderson, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+Memory+Polymers+for+Active+Cell+Culture%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Shape Memory Polymers for Active Cell Culture.</a> J Vis Exp. , e2903(2011).</li>
<li>Warner, M., Terentjev, E. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWarner%2C+M+%22Liquid+Crystal+Elastomers%22">Liquid Crystal Elastomers</a>. , Oxford University Press. Oxford, England. (2003).</li>
<li>Urayama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selected+Issues+in+Liquid+Crystal+Elastomers+and+Gels%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Selected Issues in Liquid Crystal Elastomers and Gels.</a> Macromolecules. 40 (7), 2277-2288 (2007).</li>
<li>Fleischmann, E. K., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid-Crystalline+Ordering+as+a+Concept+in+Materials+Science%3A+From+Semiconductors+to+Stimuli-Responsive+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Liquid-Crystalline Ordering as a Concept in Materials Science: From Semiconductors to Stimuli-Responsive Devices.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52 (34), 8810-8827 (2013).</li>
<li>Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+Crystalline+Elastomers+as+Actuators+and+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Liquid Crystalline Elastomers as Actuators and Sensors.</a> Adv. Mater. 22 (31), 3366-3387 (2010).</li>
<li>Jiang, H., Li, C., Huang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Actuators+based+on+liquid+crystalline+elastomer+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Actuators based on liquid crystalline elastomer materials.</a> Nanoscale. 5 (12), 5225-5240 (2013).</li>
<li>Burke, K. A., Rousseau, I. A., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+actuation+in+main-chain+liquid+crystalline+elastomers+with+varying+crosslink+densities%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Reversible actuation in main-chain liquid crystalline elastomers with varying crosslink densities.</a> Polymer. 55 (23), 5897-5907 (2014).</li>
<li>Chambers, M., Finkelmann, H., Remškar, M., Sánchez-Ferrer, A., Zalar, B., Žumer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+crystal+elastomer-nanoparticle+systems+for+actuation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Liquid crystal elastomer-nanoparticle systems for actuation.</a> J. Mater. Chem. 19 (11), 1524-1531 (2009).</li>
<li>Chambers, M., Zalar, B., Remskar, M., Zumer, S., Finkelmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Actuation+of+liquid+crystal+elastomers+reprocessed+with+carbon+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Actuation of liquid crystal elastomers reprocessed with carbon nanoparticles.</a> Appl. Phys. Lett. 89 (24), 243116(2006).</li>
<li>Kohlmeyer, R. R., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wavelength-Selective+IR+Light-Driven+Hinges+Based+on+Liquid+Crystalline+Elastomer+Composites%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Wavelength-Selective IR Light-Driven Hinges Based on Liquid Crystalline Elastomer Composites.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52 (35), 9234-9237 (2013).</li>
<li>Liu, X., Wei, R., Hoang, P. T., Wang, X., Liu, T., Keller, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+and+Rapid+Laser+Actuation+of+Liquid+Crystalline+Elastomer+Micropillars+with+Inclusion+of+Gold+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Reversible and Rapid Laser Actuation of Liquid Crystalline Elastomer Micropillars with Inclusion of Gold Nanoparticles.</a> Adv. Funct. Mater. 25 (20), 3022-3032 (2015).</li>
<li>Marshall, J. E., Terentjev, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photo-sensitivity+of+dye-doped+liquid+crystal+elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Photo-sensitivity of dye-doped liquid crystal elastomers.</a> Soft Matter. 9 (35), 8547-8551 (2013).</li>
<li>Marshall, J. E., Ji, Y., Torras, N., Zinoviev, K., Terentjev, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon-nanotube+sensitized+nematic+elastomer+composites+for+IR-visible+photo-actuation%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Carbon-nanotube sensitized nematic elastomer composites for IR-visible photo-actuation.</a> Soft Matter. 8 (5), 1570-1574 (2012).</li>
<li>Camargo, C. J., Campanella, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localised+Actuation+in+Composites+Containing+Carbon+Nanotubes+and+Liquid+Crystalline+Elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Rapid+Commun%22%5BJournal%5D)">Localised Actuation in Composites Containing Carbon Nanotubes and Liquid Crystalline Elastomers.</a> Macromol. Rapid Commun. 32, 1953-1959 (2011).</li>
<li>Ahir, S. V., Squires, A. M., Tajbakhsh, A. R., Terentjev, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infrared+actuation+in+aligned+polymer-nanotube+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Infrared actuation in aligned polymer-nanotube composites.</a> Phys Rev B. 73 (8), 085420(2006).</li>
<li>Küpfer, J., Finkelmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nematic+liquid+single+crystal+elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol+Chem+Rapid+Commun%22%5BJournal%5D)">Nematic liquid single crystal elastomers.</a> Macromol Chem Rapid Commun. 12 (12), 717-726 (1991).</li>
<li>Ali, S. A., Al-Muallem, H. A., Rahman, S. U., Saeed, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bis-isoxazolidines%3A+A+new+class+of+corrosion+inhibitors+of+mild+steel+in+acidic+media%5BTitle%5D)+AND+%22Corros.+Sci%22%5BJournal%5D)">Bis-isoxazolidines: A new class of corrosion inhibitors of mild steel in acidic media.</a> Corros. Sci. 50 (11), 3070-3077 (2008).</li>
<li>Giamberjni, M., Amendola, E., Carfagna, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+Crystalline+Epoxy+Thermosets%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Cryst.+Liq.+Cryst.+Sci.+Technol.+Sect.+Mol.+Cryst.+Liq.+Cryst%22%5BJournal%5D)">Liquid Crystalline Epoxy Thermosets.</a> Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol. Sect. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 266 (1), 9-22 (1995).</li>
<li>Agrawal, A., Luchette, P., Palffy-Muhoray, P., Biswal, S. L., Chapman, W. G., Verduzco, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+wrinkling+in+liquid+crystal+elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Surface wrinkling in liquid crystal elastomers.</a> Soft Matter. 8 (27), 7138-7142 (2012).</li>
<li>Agrawal, A., Chipara, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+self-stiffening+in+liquid+crystal+elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Dynamic self-stiffening in liquid crystal elastomers.</a> Nat Commun. 4, 1739(2013).</li>
<li>Sharma, A., Neshat, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+and+Porous+Liquid+Crystal+Elastomer+Scaffolds+for+Spatial+Cell+Cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Biosci%22%5BJournal%5D)">Biodegradable and Porous Liquid Crystal Elastomer Scaffolds for Spatial Cell Cultures.</a> Macromol. Biosci. 15 (2), 200-214 (2015).</li>
<li>Yeh, L. C., Dai, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neat+poly%28ortho-methoxyaniline%29+electrospun+nanofibers+for+neural+stem+cell+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Neat poly(ortho-methoxyaniline) electrospun nanofibers for neural stem cell differentiation.</a> J. Mater. Chem. B. 1, 5469-5477 (2013).</li>
<li>Krause, S., Dersch, R., Wendorff, J. H., Finkelmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocrosslinkable+Liquid+Crystal+Main-Chain+Polymers%3A+Thin+Films+and+Electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Rapid+Commun%22%5BJournal%5D)">Photocrosslinkable Liquid Crystal Main-Chain Polymers: Thin Films and Electrospinning.</a> Macromol. Rapid Commun. 28 (21), 2062-2068 (2007).</li>
<li>Liu, D., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+controlled+friction+at+a+liquid+crystal+polymer+coating+with+switchable+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Light controlled friction at a liquid crystal polymer coating with switchable patterning.</a> Soft Matter. 10 (40), 7952-7958 (2014).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Om monodomain LCEs te produceren, moeten de LCEs tijdens het netvormingsproces eenzijdig belast worden. Dit is in de praktijk uitdagend omdat de LCE wordt belast wanneer deze slechts gedeeltelijk is genetvormd en daarom niet mechanisch robuust is en gemakkelijk kan breken of scheuren. De hierboven beschreven procedure (stappen 1.1 - 1.4) kan consistent monodomain LCEs produceren. Een kritische stap is het verwijderen van de LCE uit de PTFE mal om deze op het juiste moment te belasten. Als de LCE te snel wordt verwijderd...

Materialen die snel, reversibel en programmeerbare veranderingen vorm kan vertonen wenselijk voor een reeks toepassingen 1-9. Shape-responsieve stents kan helpen met wondgenezing en behandeling 7. Kunstmatige robots kan helpen bij het ​​onderzoek of bij de uitvoering van taken in omgevingen die schadelijk of onveilig voor de mens 10 zijn. Shape reagerende elastomeren gewenst voor de actieve celkweek, waarbij cellen worden gekweekt in een actieve omgeving. 11-14 Andere toepassingen zijn verpakking, detectie en geneesmiddelafgifte. Vloeibare kristallen elastomeren (LCE) zijn polymeer netwerken met vloeibare kristallen bestellen 15-20. LCEs worden gemaakt door het combineren van een flexibel polymeernetwerk met vloeibaar kristalmoleculen genoemd mesogenen. De responsiviteit van LCEs wordt afgeleid uit de koppeling van vloeibare kristallen om spanningen in het polymère netwerk, en prikkels die de ordening van mesogenen invloed zal gennetwerk stammen tarief, en vice versa. Om grote en omkeerbare vorm-veranderingen in afwezigheid van een externe belasting te bereiken, moet de mesogenen worden uitgelijnd in één richting LCE. Een gemeenschappelijke praktische uitdaging in het werken met LCEs is het genereren monodomain LCEs. Een andere uitdaging is het genereren van vorm verandert als gevolg van andere stimuli dan de directe verwarming. Dit kan door toevoeging van nanodeeltjes of kleurstoffen LCE netwerken 21-28. Hier tonen we de voorbereiding van monodomain LCEs en LCE nanocomposieten. Ten eerste, tonen we de voorbereiding van monodomain LCEs gebruik van de twee-staps methode voor het eerst gemeld door Kupfer et al. 29 Dit is nog steeds de meest populaire en bekende werkwijze voor het bereiden monodomain LCEs, maar het bereiken van een uniforme afstemming en samenhang tussen de monsters kan een uitdaging zijn . We tonen een benadering die gemakkelijk kunnen worden geïmplementeerd met behulp van standaard laboratoriumapparatuur met volledige gegevens van steekproevenverwerking en bereiding. Vervolgens tonen we hoe geleidend carbon black nanodeeltjes LCEs kunnen worden toegevoegd aan geleidende, elektrisch reagerend LCEs produceren. Vervolgens hebben we tonen de synthese en uitlijning van op basis van epoxy LCEs. Deze materialen vertonen omwisselbare netwerk bindingen en kunnen worden uitgelijnd door verhitting tot hoge temperaturen en het aanbrengen van een gelijkmatige belasting. Alle LCEs kenmerken met macroscopische monster beeldvorming, röntgendiffractie metingen en dynamische mechanische analyse. Tot slot laten we zien een mogelijke toepassing van LCEs als vorm reagerende substraten voor actieve cel cultuur.

<table><tbody><tr><td>4-methoxyfenyl 4-(3-butenyloxy)benzoaat</td><td>TCI America</td><td>M2106</td><td>Reactieve mesogene</td></tr><tr><td>poly(methylhydrosiloxaan)</td><td>Gelest</td><td>HMS-993</td><td>Reactieve polysiloxaan</td></tr><tr><td>1,4-di(10-undecenyloxybenzeen)</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>zie: Ali, S. A., Al-Muallem, H. A., Rahman, S. U. &amp; Saeed, M. T. Bis-isoxazolidines: Een nieuwe klasse van corrosie-remmers van zacht staal in zure media. Corrosion Science. 50 (11), 3070&ndash;3077, doi:10.1016/j.corsci.2008.08.011 (2008)</td></tr><tr><td>(dichloorbis(1,5-cyclooctadieen)-platina(II)&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244937</td><td>Pt-katalysator</td></tr><tr><td>PTFE-mal</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>vervaardigd bij Rice-machinewinkel</td></tr><tr><td>koolstof zwarte nanodeeltjes</td><td>Cabot</td><td>VULCAN&reg;&nbsp;XC72R</td><td>gebruikt in de synthese van LCE-nanocomposiet</td></tr><tr><td>polystyreen</td><td>Sigma Aldrich</td><td>331651</td><td>lineair polystyreen&nbsp;</td></tr><tr><td>4,4'-diglycidyloxybifenyl</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>zie:&nbsp; Giamberjni, M., Amendola, E. &amp; Carfagna, C. Liquid Crystalline Epoxy Thermosets. Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology. Section A. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 266 (1), 9&ndash;22, doi:10.1080/10587259508033628 (1995).</td></tr><tr><td>sebacijnzuur</td><td>Sigma Aldrich</td><td>283258</td><td>C8-koppelingsgroep voor epoxy-LCE-synthese</td></tr><tr><td>hexadecaandizuur</td><td>Sigma Aldrich</td><td>177504</td><td>C16-koppelingsgroep voor epoxy-LCE-synthese</td></tr><tr><td>carboxydecyltermineerd polydimethylsiloxaan</td><td>Gelest</td><td>DMS-B12</td><td>Siloxanekoppelingsgroep voor epoxy-LCE-synthese</td></tr><tr><td>1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-een</td><td>Sigma Aldrich</td><td>345571</td><td>katalysator voor omkeerbare LCEs</td></tr><tr><td>koolstofstaafjes</td><td>Ladd Research&nbsp;</td><td>30250</td><td>gebruikt in celkweekexperimenten</td></tr><tr><td>medisch siliconenkleefstof</td><td>Silbione</td><td>MED ADH 4100 RTV</td><td>gebruikt om koolstofstaafjes aan het vat te hechten</td></tr></tbody></table>

voorbereiding van de monodomain liquid crystal elastomers en liquid crystal elastomeer nanocomposieten

Preparation of Monodomain Liquid Crystal Elastomers and Liquid Crystal Elastomer Nanocomposites

LCEs zijn vorm-responsieve materialen met een volledig omkeerbaar vormverandering en potentiële toepassingen in de geneeskunde, tissue engineering, kunstmatige spieren, en zo zacht robots. Hier tonen we de voorbereiding van vloeibare kristallen elastomeren shape-responsieve (LCEs) en LCE nanocomposieten, samen met de karakterisering van hun vorm-reactievermogen, mechanische eigenschappen en microstructuur. Twee soorten LCEs --polysiloxaan gebaseerde en op epoxybasis - gesynthetiseerd, gericht en gekarakteriseerd. -Polysiloxaan gebaseerde LCEs worden bereid door middel van twee verknoping stappen, de tweede onder een aangebrachte belasting, wat resulteert in monodomain LCEs. Polysiloxaan LCE nanocomposieten worden bereid door toevoeging van geleidend roet nanopartikels, zowel gedurende het grootste deel van de LCE en LCE oppervlak. Epoxybasis LCEs worden bereid door een omkeerbare veresteringsreactie. Epoxybasis LCEs uitgelijnd door toepassing van een uniaxiaal belasting bij hoge (160 ° C) temperatures. Uitgelijnd en LCEs LCE nanocomposieten worden gekarakteriseerd wat betreft omkeerbare rek, mechanische stijfheid en vloeibaar kristal geproduceerd met een combinatie van beeldvorming, tweedimensionale röntgendiffractie metingen, differentiële scanning calorimetrie en dynamische mechanische analyse. LCEs en LCE nanocomposieten kunnen worden gestimuleerd met warmte en / of elektrische potentiaal regelbaar genereren spanningen in celkweek media, en we tonen de toepassing van LCEs als vorm reagerende substraten voor celkweek onder toepassing van een op maat gemaakte inrichting.

Monodomain LCEs zijn shape-responsief als gevolg van de koppeling van het netwerk conformatie met vloeibare kristallen bestellen. Verwarming LCEs resulteert in een afname in het kristal ordeparameter vloeistof, waardoor een samentrekking van het polymere netwerk langs de primaire uitlijnrichting. Dit wordt gemakkelijk gevisualiseerd door het plaatsen van een LCE op een kookplaat, zoals getoond in figuur 1A en 1B. Bij opwarmen van RT, LCE...

We demonstreren de bereiding van op siloxaan-gebaseerde en op epoxy-gebaseerde vloeibare kristal elastomeren (LCEs) en LCE-nanocomposietmaterialen. De LCEs worden gekenmerkt met betrekking tot omkeerbare spanning, vloeibare kristal ordening en stijfheid. Als een mogelijke toepassing demonstreren we hun gebruik als vormgevoelige substraten in een op maat gemaakt apparaat voor actieve celkweek.

Voorbereiding van de Monodomain Liquid Crystal Elastomers en Liquid Crystal elastomeer Nanocomposieten

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and ...

Het algemene doel van deze procedure is het prepareren van uitgelijnde, vormresponsieve vloeibare kristal-elastomeren en nanocomposieten. Vloeibare kristal-elastomeren zijn stimuli-responsieve materialen die van vorm veranderen als reactie op stimuli in de omgeving. Ze kunnen worden gebruikt in diverse toepassingen, zoals weefselengineering, waarbij bekend is dat cellen reageren op spanningen en vervormingen in de omgeving.In deze procedure die we gaan demonstreren, maken we gebruik van materialen met lage kosten. De methode die we demonstreren is betrouwbaar en kan in elk laboratorium worden geïmplementeerd zonder dat er dure of gespecialiseerde apparatuur nodig is. Deze materialen kunnen worden toegepast bij de ontwikkeling van cardiale cellagen, waarbij we weten dat spanningen en vervormingen de differentiatie, de rijping en de functie van cardiale spiercellen kunnen beïnvloeden.Een visuele demonstratie van deze procedure is belangrijk omdat het proces moeilijk te leren kan zijn en de monsters bijzonder delicate zijn tijdens het ophangen, laden en crosslinken. De procedure zal worden gedemonstreerd door Hojin Kim, Bohan Zhu en Huiying Chen, studenten van ons laboratorium en het Jeff Jaycot Laboratory. Begin met het combineren van 166,23 milligrams van een reactief mesogeen, 40 milligrams siloxaan en 12,8 milligrams crosslinker met 0,6 milliliters watervrij tolueen in een klein vial voorzien van een roerbalkje.Roer de oplossing 25 minuten lang bij 35 °C zodat de reagentia volledig oplossen. Bereid in een apart vial een oplossing van 1 gewichtsprocent platinakatalysator in dichloormethaan. Voeg vervolgens 30 µL van de katalysatoroplossing toe aan de eerder bereide oplossing en roer het mengsel met de roerbalk.Giet vervolgens de oplossing in een op maat gemaakte, rechthoekige polytetrafluoroethyleenvorm. Dek de vorm losjes af met een objectglas en plaats deze 30 minuten in een oven op 60 °C. Schud de vorm periodiek tijdens de eerste 15 minuten om luchtbellen te verwijderen.Haal de mal uit de oven en koel deze snel af met vloeibare stikstof door vloeibare stikstof in een kleine container te gieten en de bodem van de PTFE-mal gedurende 2 seconden in contact te brengen met de vloeibare stikstof. Zodra het mengsel is afgekoeld, legt u een PTFE-vel neer en gebruikt u een metalen spatel om het elastomeer voorzichtig uit de mal te verwijderen en op het vel te plaatsen. Gebruik vervolgens een scheermesje om de randen van het vloeibaarkristal-elastomeer bij te snijden en snijd het in de lengte in drie stukken van gelijke grootte.Hang elk stuk aan een horizontale stang en bevestig het elastomeer met tape. Voeg telkens één paperclip toe aan het uiteinde van de elastomeren in intervallen van 10 minuten. Laat ze zeven dagen hangen bij kamertemperatuur en noteer eventuele veranderingen in lengte of uniformiteit.Gooi elke sample weg die scheurt of breekt. Om een elektrisch responsief vloeibaar kristal elastomeer nanocomposiet te bereiden, voegt u 4,38 milligram carbon black nanodeeltjes toe aan de reactieoplossing die het reactieve mesogeen, de crosslinker en siloxaan bevat. Gebruik tijdens de ophangstap van de fabricage in totaal vijf paperclips in plaats van 10 om de sample te beladen.Voeg extra carbon black-nanodeeltjes toe aan het oppervlak van het vloeibaar-kristallijne elastomeer. Bereid een 1% gewicht-per-volume oplossing van carbon black-nanodeeltjes in tolueen. Sonicate de oplossing gedurende 20 minuten om de koolstofnanodeeltjes te dispergeren en giet de dispersie vervolgens in een petrischaal.Dompel de vloeibare kristalelastomeren vervolgens gedurende zes uur onder in de nanodeeltjesdispersie. Gebruik na het uitnemen uit de oplossing een pipet om overtollige vloeistof uit de petrischaal te verwijderen en laat de elastomeer aan de lucht drogen. Verwijder voorzichtig overtollige koolstofdeeltjes op het oppervlak met behulp van plakband of een wattenstaafje.Om reversibele vloeibaar-kristallijne elastomeren op basis van epoxy te bereiden, mengt u 246,15 milligram vier vier prime diglycidyl diloxy bifenyl, 101 milligram sebacinezuur, 71,6 milligram hexadecaandizuur en 76 milligram carboxydecyl-getermineerde PDMS in de rechthoekige PTFE-vorm. Verhit de monsters door deze op een warmteplaat bij 180 °C te plaatsen. Voeg vervolgens 11,48 milligram katalysator toe en gebruik een metalen pincet, vooraf voorverwarmd tot 180 °C, om het mengsel te roeren.Blijf het mengsel periodiek roeren om bellen te verwijderen die door de reactie ontstaan. Laat het mengsel nog ongeveer 20 minuten reageren. Zodra het mengsel is gegeleerd, wordt het PTFE-bootje van de warmteplaat verwijderd en mag het mengsel afkoelen tot kamertemperatuur.Gebruik vervolgens een scheermesje om het elastomeer van de PTFE-vorm te scheiden. Plaats daarna twee PTFE-vellen in een polymeerpers bij 180 °C. Plaats het elastomeer tussen de PTFE-vellen en pers het monster samen tot een dikte van 0,3 tot 0,5 mm.Verwarm het elastomeer verder gedurende vier uur bij 180 graden Celsius. Verwijder na vier uur de monster en laat deze afkoelen tot kamertemperatuur. Snijd het monster vervolgens in rechthoekige stukjes van 2,5 centimeter lang en 0,5 centimeter breed.Hang het monster aan één uiteinde met polyimide tape in een warmteoven. Bevestig 12 paperclips met een totaal gewicht van 8,88 gram aan het vrije uiteinde van het monster. Stel vervolgens de temperatuur van de oven in op 165 °C en verhit de monsters gedurende de nacht.Haal het elastomeer uit de oven en noteer de verandering in lengte. Verwarm het monster vervolgens op een warmteplaat tot 80 °C om restspanningen te verwijderen en laat het daarna weer afkoelen tot kamertemperatuur. Meet de reversibele rek door de monsters op een warmteplaat te plaatsen en de plaat opnieuw te verhitten tot 120 °C.Beeld het monster af bij kamertemperatuur na verhitting tot 120 degrees Celsius en na afkoeling tot kamertemperatuur. Gebruik de beelden om de monsterlengte bij elke stap te meten. Gebruik voor thermomechanische metingen een scheermesje om monsters handmatig op afmetingen van twee centimeters bij 0,3 centimeters te snijden en bevestig deze vervolgens zorgvuldig, één voor één, tussen de trekstangen.Oefen een kracht van één millinewton uit op het monster om eerst eventuele speling te verwijderen. Laat de monsters vervolgens thermisch equilibreren bij 30 °C, gevolgd door opwarm- en afkoelcycli. Verwarm het monster met vijf graden Celsius per minuut van 30 °C tot 120 °C.Registreer de veranderingen in de lengte en breedte van het monster tijdens de temperatuurverandering. Behandel één oppervlak van vloeibaarkristal-elastomeer-nanocomposieten gedurende 30 seconden met zuurstofplasma. Spin-cast vervolgens 300 µL van een 1% w/v oplossing van polystyreen in tolueen gedurende één minuut bij 3.300 rpm op het plasma-gereinigde oppervlak.Droog het elastomeer 12 uur onder vacuüm om tolueen te verwijderen. Behandel vervolgens het met polystyreen gecoate oppervlak van het LCE-nanocomposiet 30 seconden lang met zuurstofplasma. Steriliseer de plasma-behandelde elastomeer-nanocomposieten gedurende 30 minuten in 70% ethanol.Was ze vervolgens met fosfaatgebufferde zoutoplossing. Breng de gewassen elastomeer-nanocomposieten over naar een droge petrischaal met de polystyreen-gecoate zijde naar boven gericht. Voeg daarna vijf milliliter type one collagen-oplossing toe aan een schaal en coat het gehele oppervlak van de monsters door ze onder te dompelen in de collagen-oplossing.Dek de monsters vervolgens af en incubeer ze bij 37 °C en 5% CO2 gedurende ten minste 30 minuten. Zaai geïsoleerde ventriculaire cardiomyocyten van pasgeboren ratten op de substraten met een dichtheid van 100.000 tot 600.000 cellen per vierkante centimeter. Cultiveer de cellen zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.Zodra de cellen stevig zijn gehecht, worden de gezaaide vloeibaar-kristallen elastomeer-nanocomposieten overgebracht naar een op maat gemaakt, 3D-geprint vat. Plaats vervolgens een rechthoekig plastic stukje door de inkepingen in het 3D-vat om het vloeibaar-kristallen elastomeer aan één of beide uiteinden op zijn plaats te houden. Plaats de sample over de koolstofstaven en fixeer deze aan één uiteinde om een goed elektrisch contact te waarborgen.Zorg ervoor dat het vat is gevuld met onderhoudsmedium voor celkweek en is uitgerust met parallelle geleidende koolstofstaven die zijn aangesloten op een elektrische bron. Stimuleer vloeibaar-kristallijne elastomeren elektrisch met een wisselspanningspotentiaal van 40 volt, met een aan-uittijd van vijf seconden gedurende een totale periode van 24 uur. Vloeibaar-kristallijne elastomeren trekken omkeerbaar samen en rekken uit wanneer ze worden verhit van kamertemperatuur tot boven de overgangstemperatuur van nematisch naar isotroop, ongeveer 80 graden Celsius.Dynamische mechanische analyse biedt een kwantitatieve maat voor de vormverandering van het vloeibaar-kristallijne elastomeer als functie van de temperatuur. Het monster dat wordt beschreven door de hier getoonde grafiek, werd gedurende vier cycli verhit en afgekoeld. Eenmaal verhit vertonen de monsters een verkorting van ongeveer 35% in de richting waarin ze tijdens de fabricage waren opgehangen.Het monster zet daarnaast 25 tot 30% uit in de loodrechte richting. Vloeibaarkristal-elastomeer nanocomposieten krimpen bij het aanleggen van een elektrisch potentiaal. Wanneer ze worden blootgesteld aan 40 volt AC, worden de vloeibaarkristal-elastomeer nanocomposieten ongeveer 22 1/2% korter in de richting waarin ze tijdens de fabricage zijn opgehangen.Hier werden de monsters blootgesteld aan een aan-uitcyclus om de 15 seconden. Zodra de procedure onder de knie is, kan deze in twee uur worden voltooid en zal de volledige synthese na één week zijn afgerond nadat het monster is opgehangen. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk dat u eraan denkt de LC met het juiste gewicht op te hangen.Anders kan het zijn dat u het monster niet correct uitlijnt of dat het tijdens de fabricage breekt. Door deze procedure te volgen, kunt u andere soorten additieven aan LCE toevoegen, zoals koolstofnanobuizen, om te begrijpen welke stimulusrespons deze kan vertonen. We hopen dat dit onderzoek de weg vrijmaakt voor biologen en bio-ingenieurs om responsieve substraten te vormen om het effect van stress en rek op celgroei, celuitlijning en celgedrag te onderzoeken.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u uitgelijnde, vormresponsieve vloeibaarkristal-elastomeren en vloeibaarkristal-elastomeer-nanocomposieten kunt maken.

preparation-monodomain-liquid-crystal-elastomers-liquid-crystal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Een nieuwe methodologie wordt aan synthetiseren en programma hoofdketen vloeibaar-kristallijne elastomeren met in de handel verkrijgbaar uitgangsmonomeren. Een uitgebreide lijst van thermomechanische eigenschappen werd aangepast door de hoeveelheid van crosslinker, terwijl de bediening prestatie was afhankelijk van de hoeveelheid aangebrachte spanning tijdens het programmeren.

Synthese programmeerbare hoofdketen Vloeibaar-kristallijne Elastomers Met een tweetraps thiol-acrylaat Reaction

Deze studie geeft een methode voor 3D, bioafbreekbare, schuimachtige cellen steigers basis van biocompatibele zijketen vloeibaar kristal elastomeren (LCEs) te bereiden. Confocale microscopie experimenten tonen aan dat schuimachtige LCEs zorgen voor celhechting, proliferatie en de spontane uitlijning van C2C12s myoblasten.

Synthese van biocompatibel Liquid Crystal elastomeerschuimen als Cell Stellingen voor 3D Ruimtelijke Cell Cultures

Het doel van het protocol is het creëren van vloeibaar kristallijne polymeerlagen die mechanisch onder continu licht bestraling oscilleren kunnen. We beschrijven zeer gedetailleerd de Ontvangenis van vrijstaande films, van de vloeibare kristallen uitlijning methode om de foto-bediening. Het experimentele protocol toegepast ter voorbereiding van dit materiaal is breed toepasbare.

Voorbereiding van vloeibare kristallen netwerken macroscopische oscillerende beweging door licht geïnduceerde

Hier presenteren we de protocollen van differentiaal-detectie analyses van time-resolved infrarood Vibrationele spectroscopie en elektron diffractie waarmee opmerkingen van de vervormingen van de lokale structuren rond photoexcited moleculen in een in kolomvorm vloeibare kristallen, het geven van een atomaire perspectief op de relatie tussen de structuur en de dynamiek van dit photoactive materiaal.

Nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van Photoresponsive vloeibare kristallen

Dit artikel beschrijft het proces van de microfluidic en de parameters te bereiden geregelde deeltjes uit vloeibaar kristallijne elastomeren. Dit proces maakt de voorbereiding van de bedieningsrichting deeltjes en de variatie van de grootte en de vorm (van oblate te sterk prolate, kern-shell, en Janus morphologies) evenals de omvang van de bediening.

Microfluidic voorbereiding van vloeibaar kristallijne elastomeer actuatoren

Plasmonische pincet en fotonische kristal nanostructuren worden getoond om nuttige verbeteringen te produceren in de efficiëntie en de oriëntatie controle van optisch trapping micro-en nano-deeltjes.

Gebruik van plasmonische en fotonisch kristal nanostructuren voor Enhanced micro-en nanodeeltjes Manipulatie

Dit protocol zal de extractie en analyse van vrije en geësterde bioactieve vetzuren uit cellen demonstreren. Vetzuren worden nauwkeurig gekwantificeerd met behulp van stabiele isotoopverdunning, chirale vloeistofchromatografie, electronenvangst-atmosferische chemische ionisatie-meervoudige reactiebewaking massaspectrometrie (SID-LC-ECAPCI-MRM/MS).

Cellulaire vetextractie voor gerichte stabiele isotopen Verdunning vloeistofchromatografie-massaspectrometrie Analyse

Hier beschrijven we een procedure om virale complexen in vloeistof met nanometerresolutie in beeld te brengen met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop.

Ter plaatse TEM van biologische assemblages in vloeistof

We hebben een methode ontwikkeld voor lage kosten en snelle prototyping van vloeibare elastomeer rubber spuitgiet apparaten bedacht door gesmolten Deposition Modeling 3D-printers voor schimmels design en een gewijzigde exsiccator als een vloeibaar injectiesysteem.

Snelle en Low-cost Prototyping van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-Gedrukt Mallen voor Liquid Injection Molding

Hier presenteren we een protocol om nieuwe, high-aspect ratio biocomposieten synthetiseren onder biologische omstandigheden en in vloeibare media. De biocomposieten schaal van nanometers tot micrometers in diameter en lengte respectievelijk. Koperen nanodeeltjes (CNPs) en kopersulfaat in combinatie met cystine zijn de belangrijkste componenten voor de synthese.

Generatie van Scalable, Metaalkleur High-breedteverhouding Nanocomposieten in een Biological Liquid Medium

Leer hoe je vormresponsieve vloeibare kristal-elastomeren en nanocomposieten bereidt voor weefseltechniek en actieve celkweek. Deze methode maakt onderzoek naar stress en rek op celgedrag mogelijk.

Voorbereiding van de Monodomain Liquid Crystal Elastomers en Liquid Crystal elastomeer Nanocomposieten

Meer video's verkennen