Demonstramos a preparação de elastômeros de cristal líquido (LCEs) à base de siloxano e epóxi e nanocompósitos LCE. Os LCEs são caracterizados em relação à deformação reversível, ordenação de cristal líquido e rigidez. Como uma aplicação potencial, demonstramos seu uso como substratos responsivos à forma em um dispositivo personalizado para cultura de células ativas.
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Artigo de método
Preparação de Monodomain cristal líquido elastômeros e de cristal líquido Elastomer nanocompósitos
Neste artigo
Resumo
Resumo
LCEs são materiais de forma responsiva com mudança totalmente reversível forma e potenciais aplicações na medicina, engenharia de tecidos, músculos artificiais, e os robôs como suaves. Aqui, demonstramos a preparação de elastómeros de forma responsiva de cristais líquidos (LCES) e nanocompósitos LCE, juntamente com a caracterização da sua forma-responsividade, das propriedades mecânicas, e microestrutura. Dois tipos de LCEs - à base de poli-siloxano e de base epoxi - são sintetizados, alinhados, e caracterizada. LCEs à base de polissiloxano são preparados por meio de dois passos de reticulação, o segundo, sob uma carga aplicada, resultando em LCEs monodomain. nanocompósitos polissiloxano LCE são preparados através da adição de nanopartículas de negro de fumo condutor, tanto ao longo da maior parte do LCE e à superfície do LCE. LCEs à base de epóxido são preparados através de uma reacção de estéril icação reversível. LCEs à base de epóxi estão alinhadas através da aplicação de uma carga uniaxial a elevada (160 ° C) temperatures. LCEs alinhados e nanocompósitos LCE são caracterizados no que diz respeito à tensão reversível, a rigidez mecânica e ordenação de cristal líquido usando uma combinação de imagens bidimensionais medições de difracção de raios-X, calorimetria de varrimento diferencial, e análise dinâmico-mecânica. LCEs e nanocompósitos LCE pode ser estimulada com o calor e / ou potencial eléctrico controlável para gerar estirpes em meios de cultura de células, e que de demonstrar a aplicação de LCEs como substratos forma responsiva para cultura de células utilizando um aparelho feito por encomenda.
Introdução
Materiais que podem exibir alterações de forma rápida, reversível, e programáveis são desejáveis para um número de aplicações emergentes 1-9. Stents forma de resposta pode ajudar com a cicatrização de feridas e tratamento 7. Robôs artificiais podem ajudar na exploração ou na realização de tarefas em ambientes que são prejudiciais ou inseguro para os seres humanos 10. Elastómeros Forma-responsivo são desejáveis para utilização em cultura de células activo, em que as células são cultivadas num ambiente activo. 11-14 Outras aplicações incluem a embalagem, de detecção, e de entrega de drogas.
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Protocolo
1. Síntese de Alinhados Polisiloxane LCEs
- Combinar 166,23 mg de mesogen reactivo (4-metoxif enil 4- (3-buteniloxi) -benzoato de metilo), 40 mg de poli (hydromethylsiloxane), e 12,8 mg de agente de reticulação (1,4-di (10-undecenyloxybenzene) 30 com 0,6 ml de anidro tolueno num pequeno vaso de reacção (cerca de 13 mm de diâmetro e 100 mm de comprimento) carregado com uma barra de agitação. Agita-se a solução a 35 ° C durante 25 minutos para dissolver.
- Num frasco separado, preparar uma solução de 1% em peso de dicloro (1,5-ciclooctadieno) platina (II) como catalisador em diclorometano. Adicionar 30 ml de solução de catalisador para os re....
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Resultados
LCEs Monodomain são a forma de resposta devido ao acoplamento da conformação da rede com pedidos de cristal líquido. LCEs aquecimento resulta em uma diminuição no parâmetro de ordem de cristal líquido, que produzem uma contracção da rede polimérica ao longo da direcção de alinhamento principal. Isto é facilmente visualizado através da colocação de um LCE numa placa de aquecimento, como mostrado na Figura 1A e 1B. No aquecimento de RT, os contratos LCE ao.......
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Discussão
Para produzir LCEs monodomínio, as LCEs precisam ser carregadas uniaxialmente durante a reticulação. Isso é desafiador na prática porque o LCE é carregado quando está apenas parcialmente reticulado e, portanto, não é mecanicamente robusto e pode facilmente quebrar ou rasgar. O procedimento descrito acima (etapas 1.1 - 1.4) pode produzir LCEs monodomínio de forma consistente. Uma etapa crítica é a remoção do LCE do molde de PTFE para carregamento no momento apropriado. Se o LCE for removido muito rapidamente, ele quebrar.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Carreira (CBET-1336073 para RV), o Fundo de Investigação Petroleum ACS (52345-DN17 a RV), a American Heart Association (BGIA para JGJ), a National Science Foundation (CARREIRA CBET-1055942 para JGJ), o National Institutes of Health / National Heart, Lung and Blood Institute (1R21HL110330 para JGJ), Louis e Peaches Owen e Hospital infantil do Texas.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 4-metoxifenil 4-(3-buteniloxi)benzoato | TCI América | M2106 | Mesogênio reativo |
| poli(metilhidrossiloxano) | Gelest | HMS-993 | Polissiloxano |
| reativo 1,4-di(10-undeceniloxibenzeno) | N/A | N/A | ver: Ali, S. A., Al-Muallem, H. A., Rahman, S. U. & Saeed, M. T. Bis-isoxazolidinas: Uma nova classe de inibidores de corrosão de aço macio em meios ácidos. Ciência da corrosão. 50 (11), 3070; 3077, doi:10.1016/j.corsci.2008.08.011 (2008) |
| (dicloro(1,5-ciclooctadieno)-platina(II) | Molde de | PTFE catalisador | Sigma Aldrich 244937 |
| PT N/A | N/A | fabricado na oficina mecânica de arroz | |
| nanopartículas de negro de fumo | Cabot | VULCAN® XC72R | usado na síntese de nanocompósitos LCE |
| poliestireno | Sigma Aldrich | 331651 | poliestireno linear |
| 4,4'-diglicidiloxibifenil | N/A | N/A | ver: Giamberjni, M., Amendola, E. & Carfagna, C. Termofixos Epóxi Cristalinos Líquidos. Ciência e Tecnologia de Cristais Moleculares e Cristais Líquidos. Seção A. Cristais Moleculares e Cristais Líquidos. 266 (1), 9– 22, doi:10.1080/10587259508033628 (1995). |
| ácido sebácico | Sigma Aldrich | 283258 | grupo de ligação C8 para síntese de epóxi-LCE |
| ácido hexadecanodióico | Sigma Aldrich | 177504 | grupo de ligação C16 para síntese de epóxi-LCE |
| polidimetilsiloxano terminado em carboxidecil | Gelest | DMS-B12 | Grupo de ligação de siloxano para síntese de epóxi-LCE |
| 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0] dec-5-eno | Sigma Aldrich | 345571 | catalisador para hastes de carbono LCEs reversíveis |
| Ladd Research | 30250 | usado em experimentos de cultura de células | |
| adesivo de silicone de grau médico | Silbione | MED ADH 4100 RTV | usado para aderir hastes de carbono ao vaso |
Referências
- Nikkhah, M., Edalat, F., Manoucheri, S., Khademhosseini, A. Engineering microscale topographies to control the cell-substrate interface. Biomaterials. 33 (21), 5230-5246 (2012).
- Mather, P. T., Luo, X., Rousseau, I. A. Shape Memory Polymer Research. Annu. Rev. Mater. Res. 39....
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Reimpressões e permissões
