Replicação biomimética da microestrutura da superfície raiz usando alteração da litografia macia

Este protocolo permite desenvolver um sistema sintético imitando a microestrutura da superfície radicular. O sistema pode ser usado para estudar interações root-environment de forma controlada com ênfase na estrutura da superfície. Esta é uma técnica simples que pode ser realizada em qualquer laboratório que estuda interações root-environment.

Além disso, essa técnica permite a formação da superfície a partir de diversos materiais. O passo mais difícil é a remoção da raiz natural do molde negativo. Esta etapa requer um manuseio suave da raiz para evitar rasgar os pelos da raiz.

A demonstração visual aumentará a capacidade do espectador de replicar este procedimento. Comece removendo a planta do solo após três semanas de crescimento. Corte o sistema radicular da planta no ponto de interação com o caule e coloque a planta sem raízes em um béquer com água.

Depois de alguns dias, corte as raízes aventuriosas que emergem do caule e use-as para replicação. Para preparar raízes germinadas de sementes, molhe um papel filtro dentro de uma placa de Petri com água e coloque várias sementes M82 no papel. Incubar o prato a 25 graus Celsius e hidratar o papel todos os dias.

Aproximadamente cinco dias depois, as raízes germinadoras serão longas o suficiente para serem usada para replicação. Prepare a solução de réplica negativa adicionando 9,49 gramas de dimeretida de diuretano a um copo de 50 mililitros. Adicione 1,45 mililitros de metacrilato etílico ao copo e armazene à temperatura ambiente até que a solução se torne homogênea e pareça clara.

Adicione três mililitros do plastificador e mexa a solução por mais uma hora. Em seguida, adicione 300 microliters do iniciador de fotos e mexa durante a noite ou até que todas as bolhas sejam removidas. Para gerar a réplica negativa da raiz, pegue um slide de vidro limpo e despeje um mililitro da solução de réplica negativa sobre ela.

Coloque de duas a três raízes sobre a solução, certificando-se de que as raízes não estão totalmente cobertas. Mantenha o slide sob uma lâmpada ultravioleta de oito watts por oito a 10 minutos e, em seguida, desligue a lâmpada UV. Retire a réplica do deslizamento de vidro e coloque-a em uma placa de Petri cheia de etanol para remover o monômero não redigido.

Use fórceps para remover lentamente e suavemente a raiz da réplica. Para preparar a solução PDMS para a réplica positiva, coloque 10 gramas de dimetil siloxano em um copo. Adicione um grama de agente de cura e misture bem.

Aqueça a mistura em um desiccador sob vácuo por duas horas para remover bolhas de ar. Coloque a réplica negativa de poliuretano em uma placa de Petri e despeje a mistura de PDMS em cima da réplica negativa. Aplique vácuo por duas horas para garantir a cobertura da microestrutura e mantenha a placa de Petri em temperatura ambiente durante a noite.

No dia seguinte, separe a réplica positiva curada da réplica negativa usando fórceps. Para preparar a réplica positiva da celulose etil, adicione 20 mililitros de etanol a um copo de 100 mililitros. Em seguida, adicione 1,32 mililitros de plastificador e 3,3 gramas de celulose etil.

E mexa a solução em temperatura ambiente por duas horas. No dia seguinte, despeje a solução de celulose etil em cima da réplica negativa em uma placa de Petri e deixe a placa sob o capô durante a noite. Em seguida, remova lentamente a réplica positiva da réplica negativa com fórceps.

Uma boa réplica negativa pode ser gerada se o protocolo for seguido corretamente. Esta réplica mostrará a estrutura celular da superfície radicular, bem como buracos representando a localização dos pelos da raiz. Se a raiz estiver submersa na solução de poliuretano, ela ficará presa no polímero duro e permanecerá dentro da réplica negativa depois de curada.

Ao curar com a luz UV, excedendo o tempo de cura recomendado, resultará em um molde de poliuretano extremamente duro, tornando impossível remover a raiz sem quebrá-la. Às vezes, as peças de raiz são tão pequenas que a microscopia é necessária para vê-las. Réplicas positivas foram geradas com PDMS e celulose etílico.

Os pelos radiculares estão na zona de alongamento onde começam a emergir. Seus comprimentos variam ao longo da superfície radicular à medida que se tornam mais longos, semelhantes à raiz natural. Alguns dos cabelos da réplica de celulose etil são mesmo visíveis sob o microscópio de luz.

Ao colocar a raiz sobre a solução de réplica negativa, é importante escolher o lado direito e evitar a submersão da raiz dentro da solução. Essa técnica foi desenvolvida para fornecer um novo caminho para a pesquisa de interações no ambiente da superfície raiz. Especificamente, as forças físicas causadas pela microestrutura e propriedades materiais da superfície.