Реактивная струйной печати и двигательной анализ шелка основе самоходные микро-мешалки

Мы можем производить универсальные, биосовместимые и биоразлагаемые шелковые микродвигатели для использования в микро-смешивании приложений, таких как повышение анализа ферментов, диагностика древесной лавы, а также экологический мониторинг и восстановление. Использование реактивной струйной печати для создания ферментов и marangoni питанием шелковые микро-мешалки позволяет нам изменять формы, размеры, распределение катализаторов, и смесь других moieties в структуры быстро и легко, тем самым контролируя траекторию, поведение и функции. Реактивная струйная печать также может быть применена для производства микродвигательных устройств с другими аквеозными реактивными чернилами, помимо шелка, что демонстрирует большую универсальность этого метода.

Лицом, демонстрирующим процедуру, будет аспирантКа Ана Хименес-Франко из моей лаборатории. Во-первых, вырезать пять граммов чистых шелковых коконов на один сантиметр в квадрате мелкие кусочки с помощью ножниц. В экстракции капот, кипятить два литра деионизированной воды в двухлитровый стакан на магнитной горячей пластине.

Добавьте магнитный батончик к стакану деионизированной воды. Затем медленно добавить 4,24 грамма карбоната натрия в воду, чтобы избежать кипения, и дайте ему раствориться. Как только раствор снова закипит, добавьте в раствор разрезанные кусочки шелковых коконов.

Убедитесь, что весь шелк погружен, и нагреть раствор, с постоянным перемешиванием в течение 90 минут. Обложка стакан с алюминиевой фольгой. Через 90 минут удалите извлеченные фиброиновые волокна из карбонатного раствора натрия стеклянным стержнем.

Вымойте фиброиновые волокна три раза одним литром предварительно разогретой деионизированной воды, постепенно снижая температуру для каждого мытья. Распространение фиброиновых волокон на 750-миллилитровый борозиликат стекла кристаллизации блюдо и поместить их в сушильную печь на ночь при температуре 60 градусов по Цельсию под атмосферным давлением. После высыхания храните фиброиновые волокна в закрытом контейнере при комнатной температуре.

Приготовьте терный раствор, содержащий 4,8 грамма деионизированной воды, 3,7 грамма этанола и 3,1 грамма хлорида кальция. Сначала растворите хлорид кальция в деионизированной воде, а затем добавьте этанол. Поместите 100-миллилитровую двухшейную колбу с круглым дном в водяную баню поверх магнитной горячей пластины.

Затем добавьте в колбу тернарный раствор. Затем поместите термометр в одну из шей колбы, чтобы точно контролировать температуру раствора. Обложка другой шеи с алюминиевой фольгой, чтобы предотвратить высыхание раствора из-за испарения.

Затем нагрейте раствор до 80 градусов по Цельсию. Когда температура раствора стабильна при температуре 80 градусов по Цельсию, удалите алюминиевую фольгу и добавьте в раствор один грамм сушеного фиброина. Добавьте небольшой магнитный бар перемешать, чтобы убедиться, что решение смешивается хорошо на протяжении всего процесса растворения.

Накройте вторую шею колбы алюминиевой фольгой, чтобы свести к минимуму испарение и оставить растворяться в течение 90 минут. После 90 минут растворения, дайте раствору фиброина остыть до комнатной температуры в течение 10 минут. Свяжите узел на одном из концов 15-сантиметровой диализной трубки.

Вымойте трубку в течение нескольких минут с запуском деионизированной воды из-под крана. Откройте другой конец диализной трубки и добавьте раствор фиброина. Используя металлический зажим, закройте другой конец диализной трубки, гарантируя, что она закрыта как можно плотнее.

Прикрепите один из концов диализной трубки через винтовую крышку к пустому 30-миллилитровому пластиковому флакону, чтобы диализная трубка плавала в воде. Затем поместите трубку диализа в двухлитровый стакан, содержащий два литра деионизированной воды. Регулярно меняйте воду и проверяйте проводимость воды каждый раз, когда она меняется, чтобы следить за процессом диализа.

После завершения диализа вырежьте ножницами один конец диализной трубки и вылейте раствор в серию трубок на 1,5 миллилитров. Центрифуга в течение пяти минут при 16000 х G, чтобы удалить любые частицы внутри раствора фиброина. Затем соберите супернатант в 30-миллилитровом пластиковом флаконе и храните его при четырех градусах Цельсия.

Для печати основного тела искусственных, самоходных микро-stirrers, или spms's, смешать фиброиновый раствор, полиэтиленгликоль 400 и деионизированной воды, чтобы сделать 1,5 миллилитров чернил A.Для печати каталитический двигатель spms's, смешать фиброиновый раствор, полиэтиленгликоль 400, каталазу и деионизированную воду, чтобы сделать 1,5 миллилитров чернил B.Prepare 1,5 миллилитров чернил C путем растворения 0,05 мг на миллилитр Coomassie Brilliant Blue и метанола. Используйте струйные устройства диаметром 80 микрометров для печати чернил на кремниевом субстрате, размещенных на сцене на рабочем расстоянии между соплом и кремниевым вафельный субстрат около пяти миллиметров. Загрузите чернила A, B и C в три резервуара, а затем отрегулируйте давление спины с помощью клапана обратного давления для каждого отдельного канала, чтобы гарантировать, что чернила не капают с струйных устройств.

Затем отрегулируйте параметры струи для каждого канала, чтобы гарантировать, что каждая чернила дает хорошее стабильное образование капель. Печать шелкового фиброина чернил слой за слоем чередуется с метанолом на чистой полированной кремниевой пластины субстрата. Печать двух партий фиброина spms с 200-слойной и 100-слойной толщиной соответственно.

Чтобы удалить образцы с кремниевых пластин, погрузите их в деионизированную воду и осторожно агитировать до тех пор, пока не произойдет отслоение. Очистите девятисемейметровую стеклянную чашку Петри деионизированной водой и убедитесь, что поверхность свободна от пыли. Добавьте 10 миллилитров предварительно отфильтрованного пятипроцентного перекиси водорода в чистую и сухую чашку Петри и оставьте поселиться.

Осветить дно чашки Петри с прохладным белым светодиодным источником света. Затем используйте высокоскоростную камеру с макро-зум-объективом, чтобы запечатлеть движение сверху. Теперь, мыть печатные шелковые мешалки в течение 10 минут, погружая их в деионизированной воде, чтобы удалить любые неслых полиэтиленгликоль 400.

Аккуратно возьмите один промытый мешалку кончиком стерильной шприц-иглы и поместите ее в центр чашки Петри. Когда промытая мешалка касается топлива перекиси водорода, пузырьки начинают формироваться вокруг двигателя и наблюдается круговое движение мешалки. Когда система появится стабильной, нажмите запись в программном обеспечении записи, чтобы начать захват видео.

Выполняя отслеживание микро-перемешивателей на раме за рамкой основе, отслеживая каждый конец мешалки. Стабильные капли, образованные из струйных устройств, позволят получить более высокое определение печатных образцов, как показано здесь. В зависимости от чернильных струйных принтеров, используемых в размере капли, расстояние между каждой печатной каплей должно быть скорректировано таким образом, чтобы они перекрывались для генерации подключенных линий.

Когда шелковые микро-перемешивания помещаются в раствор топлива перекиси водорода, поверхностная морфология мешалки изменяется из-за пузырьков, высвобождающихся из внутренних структур, генерируя небольшие поры. Тем не менее видео кадры из двух репрезентативных 100-слойных и 200-слойных микро-перемешивателей и пять процентов перекиси водорода топлива показаны здесь. Красные и зеленые линии указывают отслеживаемые траектории.

Скорость вращения может быть определена изменением скорости ориентации, как показано здесь. Сравнение 100-слойных и 200-слойных каталазных микро-перемешивателей показывает характерное увеличение скорости вращения примерно в 0,6 раза, с 60 плюс-минус шесть об/мин до 100 плюс-минус 10 об/мин. Для получения печатных чернил для этой процедуры, важно, чтобы волокна полностью растворяются в процессе растворения.

Этот метод позволил нам производить микро-stirrers питание от различных механизмов, пригодных для перемешивания и обнаружения загрязнения исследований, как недавно опубликованные нами в журнале, Малый.