Name: Síntese de Poli ( N -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels para anisotrópica Thermo-resposta e Organophilic / Carregando Capability hidrofílico (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Aprenda a sintetizar microhidrogéis Janus de poli(N-isopropilacrilamida) com termorresposta anisotrópica e capacidade de carregamento hidrofílico/organofílico. Este método avança sistemas de liberação de fármacos.

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Este trabalho foi apoiado pela bolsa da National Research Foundation of Korea (NRF) financiada pelo governo da Coreia (MSIP (Nos. 2014R1A2A1A01006527 e 2011-0030075).

1. Fabricação de um molde de mestre para a focagem hidrodinâmica dispositivo micro (DMPB) através de fotolitografia <ol><li> Projetar uma fotomáscara para o DMPB (Figura 1a), utilizando software assistida por computador (CAD) de acordo com o protocolo do fabricante. </li><li> Lavar uma bolacha 4 &#39;silício com acetona, álcool isopropílico (IPA), e água desionizada (DI) para remover o pó orgânico e inorgânico a partir da bolacha. </li><li> Limpar a bolacha de silício com O2 no plasma a 100 W de potência durante 5 min para aumentar a resistência de ligação entre a bolacha e SU-8. </li><li> Spin-revestimento de 4 ml do fotorresistente negativo, SU-8 2150, sobre a bolacha a 3.000 rpm durante 30 segundos para se conseguir uma espessura de 150 um (B1 na Figura 1b). </li><li> Coloque a pastilha revestida SU-8 numa placa de aquecimento durante 5 min a 65 ° C, ajustar a temperatura a 95 ° C, e, em seguida, deixar a bolacha sobre a placa de aquecimento durante 30 min a cozer macio. </li><li> Coloque oconcebido fotomáscara sobre a bolacha e expor à luz UV (260 mJ cm -2, 26 seg para 10 mW cm -2) em um alinhador de máscara (B2 na Figura 1b). </li><li> Realizar pós-exposição cozer numa placa de aquecimento (65 ° C durante 5 minutos e depois 95 ° C durante 12 min). </li><li> Desenvolver o wafer por imersão num banho de revelador SU-8 durante 10 min, e, em seguida, transferi-la para revelador novo durante 5 segundos para se obter uma superfície limpa. </li><li> Lavar a bolacha durante 20 segundos com água desionizada e secá-lo por 10 s com gás N2 (B3 na Figura 1b). Use o wafer fabricado como um molde mestre para polidimetilsiloxano (PDMS) fundição na Seção 2. </li></ol> 2. Fabricação do DMPB através Fundição PDMS <ol><li> Use o wafer padronizada obtida na Seção 1 como o molde mestre para fundição PDMS. </li><li> Misturar o PDMS pré-polímero e um agente de cura de forma homogénea a uma proporção em peso de 10: 1; por exemplo, utilizar um g de agente de cura para 10 g de PDMS pré-polímerer. </li><li> Verter o PDMS pré-polímero no interior do molde mestre e desgaseificar-lo durante 1 hora numa câmara de vácuo (B4 na Figura 1b). </li><li> Coloque o molde mestre com o pré-polímero de PDMS em uma estufa a 65 ° C durante 3 h. </li><li> Cortar o PDMS curados para o tamanho de um único chip, utilizando um bisturi afiado. Retire cuidadosamente a réplica PDMS curado do molde mestre com a mão. </li><li> Repita os passos 2.2 a 2.5 para obter uma réplica idêntica PDMS. </li><li> Perfurar orifícios de entrada e saída em uma das réplicas que utilizam um furo-perfurador com um diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro exterior da tubagem de ligação. </li><li> Aplicar tratamento com plasma de ar para a área de ligação de cada réplica usando um tratador de corona. 34 Cuidado: Use o tratador corona em uma área com boa ventilação para evitar a acumulação de ozono. </li><li> Queda de 5 mL de metanol para as áreas tratadas com plasma de ar. Finamente alinhar dois PDMS réplicas idênticas para fabricar o DMPB pela manipu lado<html> mento, e verificar o alinhamento através de um microscópio (b5 na Figura 1b). Nota: As réplicas tratados com plasma PDMS aéreos são bastante pegajoso e difícil de manipular. Assim, 5 mL de metanol é adicionado à superfície tratada por plasma a ar para funcionar como um lubrificante. </li><li> Coloque a DMPB num forno regulado para 65 ° C durante a noite para reforçar a ligação entre duas réplicas de PDMS (B6 na Figura 1b). Bond dois PDMS réplicas idênticas para aumentar a altura do microcanal do DMPB e evitar o entupimento das microgotículas no canal microfluídico durante a operação. </li></ol><img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/52813/52813fig1.jpg" /> Figura 1: Visão Geral do Procedimento DMPB Fabrication (a) Projeto parâmetros da fotomáscara para o DMPB.. (B) Ilustração do processo de fabricação para o DMPB.ftp_upload / 52813 / 52813fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. 3. Preparação de NIPAAm-ricos (N-rico) e NIPAAm-pobres (N-pobres) Fases por separação de fases de Supersaturated NIPAAm <ol><li> Dissolver monómero NIPAAm em água desionizada a razão de W / W de 1: 1 utilizando um misturador de vórtice; por exemplo, dissolver-se 10 g de NIPAAm em 10 ml de água Dl (primeira imagem da Figura 2a). Observação: Uma vez que o monómero NIPAAm está totalmente dissolvidos à temperatura ambiente, a solução é mais turvo (segunda imagem da Figura 2a). Este fenómeno é o primeiro sinal de que a separação de fases induzida pela solubilidade do monómero NIPAAm supersaturada ocorreu com sucesso. </li><li> Permitir que a solução de monómero a descansar numa posição vertical à temperatura ambiente durante pelo menos 15 min. A fase superior é a fase de N-rico, e a fase mais densa de fundo é a fase de N-pobres (terceira imagem da Figura 2a). As densidades de thfases e N-rico e N-pobres são 0,93 ± 0,01 e 0,99 ± 0,01 g cm -3, respectivamente 15. </li><li> Quando a interface de separação das duas fases se torna claro, extrair cuidadosamente 2 mL de solução de monómero a partir das fases de n-ricas e N-pobres sem perturbar esta interface usando uma pipeta. </li><li> Adicionar 4 mg de N, N &#39;-methylenebisacrylamide (MBAAm) como um agente de reticulação e 4 mg de 4- (2-hidroxietoxi) fenil- (2-hidroxi-2-propil) cetona como um fotoiniciador para a extraída N-rico e N -pobres soluções de monômero para preparar fluidos do núcleo 1 e 2 para a baixa concentração de reticulação (2 mg ml -1) de amostra (B1 e B2 na Figura 2b). </li><li> Repita a etapa anterior de 3,3 e adicionar 80 mg de MBAAm e 4 mg de 4- (2-hidroxietoxi) fenil- (2-hidroxi-2-propil) cetona, em cada uma solução de monómero de N-rico e pobre N-extraídos para preparar fluidos do núcleo 1 e 2 para a alta concentração de agente de reticulação (40 mg ml -1) amostra (B3 e B4 na Figure 2b). </li><li> Dissolve-se 10% em peso de agente tensioactivo de óleo em óleo mineral para preparar o fluido de revestimento (b5 na Figura 2b). </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52813/52813fig2.jpg" /> Figura 2:. Preparação de Material para Janus Microhydrogel Síntese (a) Preparação de soluções de N-N-ricas e pobres de monómero por meio de separação de fases de NIPAAm supersaturada. (B) Os detalhes dos materiais e montagem experimental utilizada no protocolo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52813/52813fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 4. Síntese de Janus Microhydrogels Usando o DMPB <ol><li> Carga 2 ml de fluidos do núcleo 1 e 2 (B1, B2 B3 ou B4 na figura 2b) e o fluido de revestimento (b5 na Figura 2b) separados em três seringas de 3 ml. </li&gt; <li> Montar as seringas para as bombas de seringa e ligar cada seringa para a entrada de fluido apropriado do DMPB utilizando tubagem (figura (b). Use tubagem para ligar a saída de fluido do DMPB para um reservatório de recolha. </li><li> Definir as bombas de seringa e infundir fluidos do núcleo 1 e 2 e o fluido de revestimento a velocidades de fluxo de 2, 2, e 10 ul min -1, respectivamente. </li><li> (Opcional) Ajustar a velocidade de fluxo de fluidos do núcleo 1 e 2 para ajustar os rácios de volume relativo de cada lado da microgotícula Janus. </li><li> Posicionar a fonte de luz UV na perpendicular de cerca de 1 cm de distância do reservatório de recolha. Ligar a fonte de luz UV e monitorizar visualmente a produção contínua de microhydrogels Janus. Cuidado: Use proteção UV-óculos de proteção quando o monitoramento da produção microhydrogel. </li><li> Recolher os microhydrogels Janus fabricadas em um tubo cônico e lavá-los usando IPA. Em seguida, centrifugar o tubo cônico (780 g por 5 min) para liquidar amicrohydrogels. </li><li> Repita Passo 4.6 várias vezes para remover o óleo mineral em torno das microhydrogels Janus completamente. </li><li> Repita Passo 4.6, mas o uso de água DI, com um agente tensioactivo água de 0,005% (v / v) em vez de IPA para remover o restante IPA em torno dos microhydrogels Janus. </li><li> Armazenar microhydrogels Janus completamente lavada num frasco de 10 ml contendo água Dl. </li></ol> 5. Análise da anisotrópica Thermo-responsividade de Janus Microhydrogels <ol><li> Usar uma pipeta para colocar microhydrogels Janus sintetizados a partir da Secção 4 numa placa de 24 poços. Permitir que as microhydrogels em repouso durante 15 segundos até uma monocamada é formada na superfície do fundo do poço. </li><li> Obter uma imagem do microhydrogel Janus a 24 ° C usando um microscópio óptico na posição vertical com uma lente objectiva 5X. </li><li> Definir um módulo termoeléctrico, sob a placa e assim controlar a tensão de este módulo para aumentar a temperatura da solução contendo Janus microhidrogéis a 32 ° C. </li><li> Obter uma imagem do microhydrogel Janus a 32 ° C, mais uma vez usando um microscópio óptico vertical com uma lente objetiva de 5X. </li><li> Repita os passos 5,2-5,4 24 vezes, tendo o cuidado de escolher um microhydrogel Janus diferente para análise estatística. </li><li> A partir das 25 imagens de diferentes microhydrogels Janus, de 24 e 32 ° C, medir o raio das partes PN-ricas e pobres-PN dos microhydrogels Janus usando software de análise de imagem de acordo com as instruções do fabricante. </li></ol>

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<li>Nisisako, T., Torii, T., Takahashi, T., Takizawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+monodisperse+bicolored+Janus+particles+with+electrical+anisotropy+using+a+microfluidic+co-flow+system%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis of monodisperse bicolored Janus particles with electrical anisotropy using a microfluidic co-flow system.</a> Adv. Mater. 18 (9), 1152-1156 (2006).</li>
<li>Seiffert, S., Romanowsky, M. B., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Janus+microgels+produced+from+functional+precursor+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Janus microgels produced from functional precursor polymers.</a> Langmuir. 26 (18), 14842-14847 (2010).</li>
<li>Peppas, N. A., Hilt, J. Z., Khademhosseini, A., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+in+biology+and+medicine%3A+from+molecular+principles+to+bionanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Hydrogels in biology and medicine: from molecular principles to bionanotechnology.</a> Adv. Mater. 18 (11), 1345-1360 (2006).</li>
</ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Dois materiais de base imiscíveis são geralmente utilizados para sintetizar os microhydrogels Janus. Até recentemente, microhydrogels Janus constituídos do mesmo material de base foram raramente reportados e os microhydrogels Janus relatados não tinha uma morfologia interna clara devido à perturbação causada pela miscibilidade dos materiais componentes. 35, 36 Neste protocolo, demonstramos um método para sintetizar microhydrogels Janus compostos inteiramente de material de base única, PNIPAAm, com uma estrutu...

Os hidrogéis são uma rede de cadeias poliméricas hidrofílicas. 1 Uma quantidade crescente de pesquisas na área de hidrogéis tem promovido avanços significativos e revelado sua semelhança com tecidos biológicos; As propriedades dos hidrogéis permitem a absorção de grandes quantidades de água, mantendo sua estrutura. Os hidrogéis ambientalmente responsivos também foram estudados extensivamente devido à sua capacidade de inchar ou encolher reversivelmente em resposta a estímulos externos. 2 Vários gatilhos, incluindo temperatura,3-5 pH,6,7 luz,8,9 campos elétricos,10,11 e moléculas específicas, como glicose,12,13 têm sido sugeridos para controlar a forma geométrica dos hidrogéis. Entre os muitos hidrogéis ambientalmente responsivos atualmente disponíveis, o poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), um hidrogel termorresponsivo bem conhecido, exibe encolhimento de volume acima de uma baixa temperatura crítica da solução (LCST) de 32 °C.14 Um estudo recente de Sasaki et al. 15 relataram a intrigante separação de fases líquido-líquido do NIPAAm supersaturado, que é o monômero do PNIPAAm. De acordo com este relatório, o NIPAAm supersaturado foi dissolvido com um excesso molar de 10 vezes de H2O e, logo após, a solução se separou em duas fases líquidas quando permite repousar a uma temperatura acima de 25 °C; por outro lado, o NIPAAm diluído foi dissolvido homogeneamente nas mesmas condições.
Micropartículas feitas de hidrogéis ambientalmente responsivos são candidatas fascinantes para aplicação na administração de medicamentos,16,17 catálise,18 detecção,19,20 e fotônica. 21 Métodos sintéticos tradicionais, incluindo polimerização em emulsão, são usados para produzir micropartículas de hidrogel com polidispersão. 22,23 No entanto, certas aplicações requerem micropartículas com distribuição de tamanho estreita, por exemplo, para estabilizar a farmacocinética da administração de medicamentos. 24 Micropartículas embólicas de formato irregular ou polidisperso agregam-se proximalmente em clusters, levando a respostas inflamatórias crônicas em partículas embólicas para tratamento terapêutico do câncer. 25,26
A abordagem microfluídica está na vanguarda da pesquisa como um meio de fabricar partículas de tamanho micro com distribuições de tamanho estreitas e formas complexas. 27-31 As vantagens de fabricar micropartículas no dispositivo microfluídico são baseadas no pequeno comprimento característico do dispositivo microfluídico, o que resulta em um baixo número de Reynolds. Em contraste com a emulsificação tradicional em massa, onde as gotas são formadas em paralelo, as microgotículas produzidas em dispositivos microfluídicos são geradas em série e posteriormente polimerizadas em micropartículas após a exposição à irradiação UV. O princípio fundamental da formação de gotículas usando um dispositivo microfluídico é o equilíbrio entre a tensão interfacial e a força de cisalhamento do fluido da bainha que atua no fluido do núcleo. 
Apesar das vantagens óbvias da fabricação microfluídica de gotículas/partículas, as gotículas/partículas de Janus que consistem no mesmo material de base raramente são relatadas porque a morfologia interna dessas gotículas/partículas é geralmente perturbada pela difusão e perturbação dos fluidos do núcleo. Para contornar essa limitação intrínseca, dois grupos relataram recentemente a preparação das micropartículas Janus empregando separação de fase induzida por calor de nanopartículas coloidais e separação de fase direcionada por UV. 32,33
Para este fim, relatamos uma abordagem microfluídica para sintetizar microhidrogéis Janus inteiramente compostos por um único material de base e obter um produto com morfologia claramente compartimentada. Nossa abordagem é baseada no conceito primário de separação de fase líquido-líquido de monômero NIPAAm supersaturado. Descobriu-se que os micro-hidrogéis Janus resultantes possuem propriedades únicas, incluindo termorresponsividade anisotrópica e capacidade de carga organofílica / hidrofílica.

<table><tbody><tr><td>Bolacha de silício</td><td>LG Siltron</td><td>4", Wafer de grau de teste</td><td>para fabricação de moldes mestres</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Samchun Pure Chemical</td><td>A0097</td><td>Limpeza wafer de silício</td></tr><tr><td>Álcool isopropílico (IPA)</td><td>Daejung Chemicals & Metais</td><td>5035-4404</td><td>Limpeza de wafer de silício</td></tr><tr><td>Sistema de purificação de água</td><td>Merck Millipore</td><td>EMD Millipore RIOs Essential 5</td><td>Prepering&nbsp; água deionizada</td></tr><tr><td>O2 máquina de plasma</td><td>Femto Science</td><td>VITA-A</td><td>Limpeza de wafer de silício</td></tr><tr><td>SU-8 2150 fotorresistente negativo</td><td>MicroChem</td><td>Y111077 0500L1GL</td><td>Fotorresistente para fabricação de molde mestre</td></tr><tr><td>Placa quente</td><td>Misung Scientific</td><td>HP330D, HP150D</td><td>Baking SU-8</td></tr><tr><td>SU-8 desenvolvedor</td><td>Microchem</td><td>Y020100 4000L1PE</td><td>Desenvolvimento do</td></tr><tr><td>sistema alinhador de máscara SU-8 para fotolitografia</td><td>Shinu Mst Co.</td><td>CA-6M</td><td>Fotolitografia</td></tr><tr><td>Sylgard 184 kit de elastômero de silicone</td><td>Dow Corning</td><td>1064891</td><td>PDMS fundição</td></tr><tr><td>Laboratório Corona Treater</td><td>Electro-technic Products Inc.</td><td>Modelo BD-20AC</td><td>PDMS tratamento de plasma de ar&nbsp;</td></tr><tr><td>N-isopropilacrilamida (NIPAAm)</td><td>Monômero</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>415324-50G</td></tr><tr><td>N,N'-metilenobisacrilamida (MBAAm)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>146072-100G</td><td>Reticulador de NIPAAm</td></tr><tr><td>4-(2-hidroxietoxi)fenil-(2-hidroxi-2-propil)cetona, Irgacure 2959</td><td>BASF</td><td>55047962</td><td>Fotoiniciador de NIPAAm</td></tr><tr><td>ABIL EM 90</td><td>Evonik Indústrias</td><td>201109</td><td>Sufactante para misturador de</td></tr><tr><td>vórtice</td> de óleo <td>Scientific Industries Inc.</td><td>Vortex-Genie 2</td><td>Tubo de mistura</td></tr><tr><td>Tygon</td><td>Saint-Gobain</td><td>I.D. 1/32", O.D. 3/32", Parede 1/32"</td><td>Tubo de ligação entre seringas e HFMD</td></tr><tr><td>Fonte de luz UV</td><td>Hamamatsu</td><td>Fonte de luz pontual LC8</td><td>Polimerização de NIPAAm a PNIPAAm</td></tr><tr><td>Seringas, NORM-JECT (3 ml)</td><td>Henke-Sass Wolf GmbH</td><td>22767</td><td>Carregamento de materiais</td></tr><tr><td>Bomba de seringa</td><td>KD Científico</td><td>KDS modelo 200</td><td>Perfusão de materiais</td></tr><tr><td>Tegitol Tipo NP-10</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>NP10-500ML</td><td>Surfactante para água</td></tr><tr><td>Óleo vermelho O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>O0625-25G</td><td>Corante para fase rica em N</td></tr><tr><td>Óleo Azul N</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>391557-5G</td><td>Corante para fase rica em N</td></tr><tr><td>Corante alimentar amarelo</td><td>Edentown F & B</td><td>NA</td><td>Corante para fase N-pobre</td></tr><tr><td>Corante alimentar verde</td><td>Edentown F & B</td><td>NA</td><td>Corante para fase N-pobre</td></tr><tr><td>Fonte de alimentação</td><td>Agilent</td><td>E3649A</td><td>Fonte de alimentação para módulo termoelétrico</td></tr><tr><td>Módulo termoelétrico Peltier</td><td></td><td>FALC1-12710T125</td><td>Controle de temperatura</td></tr><tr><td>Máquina centrífuga</td><td>Labogene</td><td>1248R</td><td>Microhidrogéis de assentamento</td></tr><tr><td>Placa de 24 poços</td><td>SPL Life Sciences</td><td>32024</td><td>Reservatório para observação</td></tr><tr><td>Microscópio óptico</td><td>Nikon</td><td>ECLIPSE 80i</td><td>Observação óptica</td></tr><tr><td>Software de análise de imagem</td><td>IMT i-Solution Inc.</td><td>iSolutions DT</td><td>Medição de raio</td></tr></tbody></table>

síntese de poli (<em&gt; n</em&gt; -isopropylacrylamide) janus microhydrogels para anisotrópica thermo-resposta e organophilic / carregando capability hidrofílico

Synthesis of Poly(N-isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels for Anisotropic Thermo-responsiveness and Organophilic/Hydrophilic Loading Capability

As micropartículas Janus são partículas compartimentadas com diferentes estruturas moleculares e/ou funcionalidades em cada um de seus dois lados. Devido a essa propriedade única, as micropartículas de Janus foram reconhecidas como uma nova classe de materiais, atraindo assim muita atenção de vários campos de pesquisa. A versatilidade dessas micropartículas foi exemplificada por meio de seus usos como blocos de construção para automontagem, atuadores eletricamente responsivos, emulsificantes para pintura e cosméticos e transportadores para administração de medicamentos. Este estudo apresenta um protocolo detalhado que descreve explicitamente um método sintético para projetar novos micro-hidrogéis Janus compostos por um único material de base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm). As microgotículas de Janus são geradas primeiro por meio de um dispositivo microfluídico de foco hidrodinâmico (HFMD) baseado na separação de uma solução aquosa de monômero NIPAAm supersaturada e posteriormente polimerizadas por exposição à irradiação UV. Descobriu-se que os microhidrogéis Janus resultantes eram inteiramente compostos do mesmo material de base, apresentavam uma morfologia compartimentada facilmente identificável e exibiam termorresponsividade anisotrópica e capacidade de carga organofílica / hidrofílica. Acreditamos que o método proposto introduz uma nova plataforma de hidrogel com potencial para síntese avançada de microhidrogéis Janus multifuncionais.

A Figura 3a apresenta um esquema da montagem experimental utilizada para sintetizar microhydrogels Janus através do DMPB. As fases de n-ricas e pobres N-precisamente foram injectados no DMPB como fluidos do núcleo 1 e 2 e, em seguida, fundiram-se e divididos em microgotículas Janus no orifício pelo fluido de revestimento de óleo mineral por causa da instabilidade Rayleigh capilar. Consequentemente, microgotículas Janus compostas por fases de N-N-ricas e pobres f...

Apresentamos um protocolo para sintetizar micro-hidrogéis Janus compostos inteiramente do mesmo material base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), com uma estrutura claramente compartimentada baseada na separação de fases de uma solução supersaturada de monômero NIPAAm. Os microhidrogéis Janus sintetizados apresentam propriedades únicas, como termorresponsividade anisotrópica e capacidade de carga organofílica/hidrofílica.

Síntese de Poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels para anisotrópica Thermo-resposta e Organophilic / Carregando Capability hidrofílico

Janus microparticles are compartmentalized particles with differing molecular structures and/or functionality on each of their two sides. Because of this ...

O objetivo geral deste experimento é sintetizar microhidrogéis janus compostos pelo mesmo material básico e que apresentam termorresponsividade isotrópica, bem como capacidade de carregamento organofílico e hidrofílico, utilizando a separação de fases líquido-líquido de um monômero super-saturado de N-isopropilacrilamida. O Masote pode ajudar a responder perguntas fundamentais no campo dos sistemas de entrega de gotas, especificamente no desenvolvimento de trocarias avançadas, que exigem capacidade de retenção de combustível hidrofílico/organofílico dentro de uma única partícula. A principal vantagem deste método é a síntese de microhidrogéis janus monodispersos com internalização claramente compartimentalizada e a modulação do tamanho dos microhidrogéis janus com a ajuda de um dispositivo microfluídico.O procedimento será demonstrado por Kyoung Duck Seo e Andrew Choi, que são meus alunos de doutorado. Utilize a pastilha padronizada obtida conforme descrito no protocolo do texto como molde-mestre para a moldagem de PDMS. Misture o pré-polímero de PDMS e o agente de cura homogeneamente numa proporção de peso de 10 para 1.Por exemplo, utilize um grama de agente de cura para cada 10 gramas de pré-polímero de PDMS. Despeje o pré-polímero de PDMS no molde-mestre e desgaseifique-o por uma hora em uma câmara de vácuo. Em seguida, coloque o molde-mestre com o pré-polímero de PDMS em uma estufa a 65 graus Celsius por três horas.Corte o PDMS curado no tamanho de um único chip usando um bisturi afiado. Remova cuidadosamente o molde replicado de PDMS curado do molde mestre manualmente. Faça orifícios para entrada e saída em uma das réplicas usando um furador com diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro externo dos tubos de conexão.Em seguida, aplique um tratamento com plasma de ar na área de ligação de cada réplica utilizando um aparelho de corona. Adicione cinco microlitros de metanol nas áreas tratadas com plasma de ar. Por fim, alinhe duas réplicas idênticas de PDMS para fabricar manualmente o dispositivo de detecção de hemorragia fetal (HFMD).E verifique o alinhamento por meio de um microscópio. Coloque o HFMD em uma estufa ajustada a 65 graus Celsius durante a noite para reforçar a ligação entre os dois replicados de PDMS. Dissolva o monômero de NIPAAm em água desionizada numa proporção de peso por peso de um para um, utilizando um misturador por vortex.Por exemplo, dissolva 10 gramas de NIPAAm em 10 mililitros de água desionizada. Deixe a solução de monômero repousar em posição vertical à temperatura ambiente por pelo menos 15 minutos. Quando a interface que separa as duas fases ficar nítida, retire cuidadosamente dois mililitros da solução de monômero das fases rica em N e pobre em N, sem perturbar essa interface, utilizando uma pipeta.Em seguida, adicione quatro miligramas de MBAAm às soluções extraídas de monômeros ricos e pobres em nitrogênio como agente reticulante. Depois, adicione quatro miligramas do fotoiniciador às soluções para preparar os fluidos núcleo um e dois para a amostra com baixa concentração de agente reticulante. Por fim, dissolva 10 por cento em peso de surfactante oleoso em óleo mineral para preparar o fluido de revestimento.Carregue dois mililitros dos fluidos núcleo um e dois e do fluido de envoltório em três seringas separadas de três mililitros. Monte as seringas nas bombas de seringa e conecte cada seringa à entrada de fluido apropriada do HFMD usando tubos. Use os tubos para conectar a saída de fluido do HFMD a um reservatório de coleta.Configure as bombas de seringa para infundir os fluidos do núcleo um e dois a taxas de fluxo de dois microlitros por minuto. E para infundir o fluido de envolvimento a 10 microlitros por minuto. Em seguida, posicione a fonte de luz UV perpendicularmente a cerca de um centímetro de distância do reservatório de coleta.Ligue a fonte de luz UV e monitore visualmente a produção contínua de microhidrogéis janus. Colete os microhidrogéis janus fabricados em um tubo cônico e lave-os com álcool isopropílico. Em seguida, centrifugue o tubo cônico para sedimentar os microhidrogéis.Repita a etapa de centrifugação utilizando água desionizada com o surfactante aquoso para remover o álcool isopropílico residual ao redor dos micro-hidrogéis Janus. Armazene os micro-hidrogéis Janus completamente lavados em um frasco de 10 mililitros contendo água desionizada. Utilize uma pipeta para colocar os micro-hidrogéis Janus sintetizados em uma placa de 24 poços.Deixe os hidrogéis assentarem por 15 segundos até que uma monocamada se forme na superfície inferior do poço. Obtenha uma imagem do microhidrogel janus a 24 graus Celsius utilizando um microscópio óptico ereto com uma lente objetiva de 5x. Posicione um módulo termoelétrico sob a placa de poços e controle a voltagem desse módulo para aumentar a temperatura da solução contendo microhidrogéis janus até 32 graus Celsius.Obtenha uma imagem do micro-hidrogel janus a 32 graus Celsius novamente utilizando um microscópio óptico ereto com uma lente objetiva de 5x. A partir das 25 imagens de diferentes micro-hidrogéis janus a 24 e 32 graus Celsius, meça o raio das fases polimerizadas rica em pN e pobre em pN usando um software de análise de imagem de acordo com as instruções do fabricante. É mostrado aqui o diagrama esquemático do HFMD para gerar microgotas janus.As soluções ricas em nitrogênio e pobres em nitrogênio são injetadas com precisão no HFMD e fragmentadas em microgotículas na abertura pela fluído de envolvimento de óleo mineral. Microgotículas Janus obtidas por meio do HFMD possuem diferentes proporções volumétricas das soluções ricas e pobres em nitrogênio, conforme mostrado aqui. A proporção volumétrica da solução rica e pobre em nitrogênio que compõe os microhidrogéis é controlada pela alteração da taxa de fluxo de cada solução.Aqui, são apresentados diagramas esquemáticos e micrografias ópticas de microgotículas janus e microhidrogéis em resposta a alterações ambientais e térmicas. Para quantificar a termorresponsividade, o raio das microgotículas janus e dos microhidrogéis foi medido e demonstrou um comportamento anisotrópico e termorresponsivo, causado pelas diferenças na concentração do monômero NIPAAm entre as regiões ricas em pN e pobres em pN. A capacidade de carregamento organofílica/hidrofílica desses microhidrogéis é observada, pois corantes lipossolúveis preferem fortemente se dissolver na solução rica em N.Embora corantes solúveis em água prefiram se dissolver em soluções pobres em nitrogênio. Microhidrogéis Janus com capacidade dual de carregamento hidrofílico/organofílico dentro de uma única partícula são finalmente fabricados. Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em 40 minutos, se for devidamente preparada.Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de manter as condições ambientes, especialmente a temperatura, porque soluções altamente concentradas de NIPAAm cristalizam abaixo de 25 graus Celsius. Após seu desenvolvimento, esta técnica abrirá caminho para pesquisadores na área de sistemas de liberação de fármacos desenvolverem microhidrogéis funcionais capazes de controlar as taxas de liberação de medicamentos e encapsular múltiplos fármacos sem contaminação cruzada. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como sintetizar microhidrogéis do tipo Janus compostos pelo material de base poli-NIPAAm.

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Este vídeo é ilustrar um método rápido, eficiente para metacrilato de poli (etileno-glicol), permitindo que as polimerizações de cadeia e síntese de hidrogel. Ele vai demonstrar como a introdução de funcionalidades semelhante metacrilamida em peptídeos, detalhe métodos analíticos comuns para avaliar a eficiência de funcionalização, fornecer sugestões para a solução de problemas e modificações avançadas, e demonstrar técnicas típicas de caracterização hidrogel.

A funcionalização assistida por microondas, de poli (etileno glicol) e Peptídeos On-resina para uso em Polimerizações cadeia e formação de hidrogel

Apresentamos um novo hidrogel de poliacrilamida, chamada hidroxi-PAAm, que permite uma ligação direta das proteínas da MEC com custo ou experiência mínima. A combinação de hidroxi-PAAm hidrogéis com impressão microcontact facilita o controlo independente das muitas pistas de o microambiente celular natural para estudar mechanostransduction celular.

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O nosso laboratório desenvolveu hidrogéis de poliacrilamida reticulada-ADN, um sistema dinâmico de hidrogel, para compreender melhor os efeitos da modulação da rigidez do tecido sobre a função das células. Aqui, nós fornecemos esquemas, descrições e protocolos para preparar estes hidrogéis.

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Um Supramolecular hidrogel injetável e carregado com a droga para a injeção local por cateter no coração de porco

Superfícies de ilhas marinhas nanoescalonadas compostas de copolímeros em bloco termorresponsivos foram fabricadas pelo método de Langmuir-Schaefer para controlar a adesão e o desprendimento espontâneo de células. Tanto a preparação da superfície quanto a adesão e descolamento das células na superfície foram visualizadas.

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Um andaime engenharia de tecidos injectáveis ​​compostas de poli (N-isopropilacrilamida), sulfato de condroitina--graft (PNIPAAm-g-CS) molecular contendo micropartículas de alginato foi preparada. A força de aderência, propriedades e inchaço na biocompatibilidade in vitro são analisadas neste estudo. As técnicas de caracterização desenvolvidos aqui podem ser aplicados a outros sistemas termogelificantes.

Síntese de termogelificantes poli (N-isopropilacrilamida) -graft-condroitina Composites Sulfato com alginato micropartículas para Engenharia de Tecidos

Não agitada polimerização precipitação fornece uma abordagem de prototipagem rápida, reprodutível para a síntese de estímulos-Sensitive poli (N -isopropylacrylamide) microgéis de distribuição de tamanhos estreita. Nesta síntese protocolo, luz caracterização dispersão e rastreamento de partículas de fluorescência única dessas microgï¿½s em uma configuração de microscopia de campo amplo são demonstrados.

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Os protocolos são descritos para a fabricação de hidrogel degradáveis thermoresponsive baseado no hidrazona cross-linking de oligômeros polímeros na escala a granel, microescala e escala nanométrica, último para preparação do gel de nanopartículas e nanofibras.

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Poli (Magnetic and Thermal-sensitive Poly)<em&gt; N</em&gt; Microgels com base em isopropilacrilamida) para liberação controlada com disparo magnético

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Aprenda a sintetizar microhidrogéis Janus de poli(N-isopropilacrilamida) com termorresposta anisotrópica e capacidade de carregamento hidrofílico/organofílico. Este método avança sistemas de liberação de fármacos.

Síntese de Poli ( N -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels para anisotrópica Thermo-resposta e Organophilic / Carregando Capability hidrofílico (Vídeo) | JoVE Journal

Síntese de Poli (

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