Przedstawiono protokół mikroprzepływowego przędzenia i charakterystyki mikrostruktury regenerowanego jedwabnego włókna fibroinowego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Mikroprzepływowe przędzenie na sucho i charakterystyka regenerowanych włókien fibroiny jedwabiu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Protokół demonstruje metodę naśladowania procesu przędzenia jedwabnika. W natywnym procesie przędzenia kurczący się kanał przędzalniczy umożliwia zwarcie i uporządkowanie białek jedwabiu przez siły ścinające i wydłużające. W tym przypadku zaprojektowano biomimetyczny kanał mikroprzepływowy, aby naśladować specyficzną geometrię przędzącego się przewodu jedwabnika. Przędzenie zregenerowanej fibroiny jedwabnej (RSF) domieszkowanej wysokim stężeniem, wytłaczano przez mikrokanaliki w celu przędzenia na sucho włókien w temperaturze i ciśnieniu otoczenia. W procesie obróbki końcowej włókna przędzone były pobierane i przechowywane w wodnym roztworze etanolu. Do zbadania mikrostruktury pojedynczych włókien RSF, które zostały przymocowane do uchwytu na próbkę z osią włókna RSF prostopadłą do mikrowiązki promieniowania rentgenowskiego (SR-WAXD), wykorzystano technologię szerokokątnej dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (SR-WAXD). Krystaliczność, wielkość krystalitu i krystaliczna orientacja włókna zostały obliczone na podstawie danych WAXD. Łuki dyfrakcyjne w pobliżu równika dwuwymiarowego wzoru WAXD wskazują, że włókno RSF poddane obróbce końcowej ma wysoki stopień orientacji.
Wprowadzenie
Pająk i jedwabnik mogą wytwarzać wyjątkowe włókna jedwabiu z wodnego roztworu białka w temperaturze otoczenia i ciśnieniu. Ścinanie i rozciąganie może indukować tworzenie się ciekłokrystalicznej tekstury w gruczole jedwabnym1. W ostatnich latach pojawiło się duże zainteresowanie naśladowaniem procesu przędzenia pająka w celu wytworzenia włókien sztucznych o wysokiej wytrzymałości. Jednak duże ilości białka jedwabiu pajęczego nie mogą być produkowane wydajnie i ekonomicznie przez hodowlę pająków ze względu na kanibalizm. Znaczne ilości jedwabiu jedwabnika można łatwo uzyskać w rolnictwie. W przeciwnym razie jedwabnik i pająk mają podobny proces ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
OSTRZEŻENIE: Przed użyciem należy zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki materiałów. Kilka z odczynników chemicznych stosowanych do przygotowania formy jest silnie toksycznych. Należy stosować środki ochrony indywidualnej (okulary ochronne, rękawice, fartuch laboratoryjny, długie spodnie i pełne obuwie).
1. Mikrofluidyczne przędzenie wodnego roztworu RSF
- Przygotowanie wodnego roztworu przędzalnego RSF4,15,16
- Odtłuszczanie kokonów jedwabnika
- Odtłuść kokony Bombyx mor....
- Odtłuszczanie kokonów jedwabnika
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Włókna RSF o wysokiej wytrzymałości zostały pomyślnie wytworzone przy użyciu metody przędzenia mikroprzepływowego. Krzywe naprężenie-odkształcenie oraz obrazy SEM rozciągniętych włókien RSF C44R40 przedstawiono na Rysunku 2. W próbie rozciągania zmierzono co najmniej 10 włókien. Krzywe naprężenie-odkształcenie wybrano na podstawie średniej wartości naprężenia i odkształcenia przy zerwaniu włókien. Dane WAXD włókien przedstawiono na Rysunk.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Podczas dializy roztworu RSF wartość pH ma kluczowe znaczenie dla następnego procesu zatężania. Jeśli wartość pH wody dejonizowanej jest mniejsza niż 6, roztwór RSF będzie łatwiejszy do żelowania podczas procesu zatężania. Aby uniknąć żelowania, CaCl2 dodaje się do roztworu RSF. Stężenie CaCl2 wynosi 1 mmol na masę RSF.
Nasze wcześniejsze prace wykazały możliwość mikroprzepływowego wirowania na sucho wodnego roztworu RSF8. Geometria kanału mikroprz.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca jest sponsorowana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (21674018), Narodowy Kluczowy Program Badań i Rozwoju Chin (2016YFA0201702 /2016YFA0201700), oraz "Program Shuguang" wspierany przez Shanghai Education Development Foundation i Shanghai Municipal Education Commission (15SG30), DHU Distinguished Young Professor Program (A201302), Fundusze Badań Podstawowych dla Uniwersytetów Centralnych oraz Projekt 111 (No.111-2-04).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| B. mori Rolnik kokonów | w Tongxiang, prowincja Zhejiang, Chiny | ||
| Węglan sodu, bezwodny, 99,8% | Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., Chiny | Analitycznie czysty | |
| bromek litu, 99,1% | Shanghai China Lithium Industrial Co., Ltd., Chiny | Analitycznie czysty | |
| chlorek wapnia, bezwodny, 96,0% | Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., Chiny | Analitycznie czysty | |
| etanol, bezwodny, 99,7% | Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd., Chiny | 10009218 | Analitycznie czysty |
| fotorezystor SU-8 | MicroChem Corp., Stany Zjednoczone | ||
| Opracowywanie rozwiązania | MicroChem Corp., Stany Zjednoczone | ||
| Sylgard 184 | Dow Corning, Stany Zjednoczone | ||
| Isopropanol | Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., Chiny | Analitycznie czysty | |
| stężony kwas siarkowy | Fabryka odczynników chemicznych Pinghu, Chiny | Analitycznie czysty | |
| nadtlenek wodoru 30% obj | Shanghai Jinlu Chemical reagent Co., Ltd., Chiny | Analitycznie czysty | |
| aceton | Shanghai Zhengxing Chemical Reagent Factory, Chiny | Analitycznie czysty | |
| Obróbka plazmą tlenową | DT-01, Suzhou Omega Machinery Electronic Technology Co., Ltd., Chiny | ||
| Pompa strzykawkowa | KD Scientific, USA | Nawilżacz KDS 200P | |
| Wiertarka | elektryczna | ||
| Hangzhou Bo Yang Machinery Co., Ltd., Wiertarka stołowa w Chinach | Z406c | ||
| System testowania materiałów | Instron, USA | Model: 5565 | |
| PeakFit | Systat Software, Inc., USA | Wersja 4.12 |
Bibliografia
- Asakura, T., et al. Some observations on the structure and function of the spinning apparatus in the silkworm Bombyx mori. Biomacromolecules. 8 (1), 175-181 (2007).
- Vollrath, F., Knight, D. P. Liquid crystalline spinning of spider silk. Nature. ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
