Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Syntese af poly ( Published: February 27, 2016 doi: 10.3791/52813
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1
1Department of Mechanical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 2School of Interdisciplinary Bioscience and Bioengineering (I-Bio), Pohang University of Science and Technology (POSTECH)

Protocol

1. Fremstilling af en Master Mold for Hydrodynamisk Fokusering mikrofluidapparatet (HFMD) gennem Fotolitografi

  1. Design en fotomaske for HFMD (figur 1a) ved hjælp af computer-assisteret design (CAD) software i overensstemmelse med producentens protokol.
  2. Skyl en 4 'siliciumskive med acetone, isopropylalkohol (IPA), og deioniseret (DI) vand til fjernelse af organisk og uorganisk støv fra waferen.
  3. Rengør siliciumskiven med O 2 plasma ved 100 W strøm i 5 minutter for at forøge bindingsstyrken mellem skiven og SU-8.
  4. Spin-coat 4 ml af den negative photoresist, SU-8 2150, på skiven ved 3000 rpm i 30 sek for at opnå en tykkelse på 150 um (b1 i figur 1b).
  5. Placer SU-8 coatet wafer på en varmeplade i 5 min ved 65 ° C, indstilles temperaturen til 95 ° C, og derefter lader waferen på varmepladen i 30 minutter til blød bage.
  6. Placerdesignet fotomaske over skiven og udsættes for UV-lys (260 mJ cm-2, 26 sekunder ved 10 mW cm-2) i en maske aligner (b2 i figur 1b).
  7. Udførelse af post-eksponering bagning på en varmeplade (65 ° C i 5 minutter og derefter 95 ° C i 12 min).
  8. Udvikle waferen ved nedsænkning i en SU-8 fremkalderbadet i 10 minutter, og derefter overføre det til frisk udvikler for 5 sek til opnåelse af en ren overflade.
  9. Skyl waferen i 20 sekunder med deioniseret vand og tør den i 10 sekunder med N2-gas (b3 i figur 1b). Brug det fabrikerede wafer som en master form til polydimethylsiloxan (PDMS) støbning i afsnit 2.

2. Fabrikation af HFMD gennem PDMS Støbning

  1. Brug det mønstrede wafer opnået i § 1 som master støbeform til PDMS støbning.
  2. Bland PDMS pre-polymer og et hærdemiddel homogent i et vægtforhold på 10: 1; for eksempel anvendes 1 g hærder i 10 g PDMS pre-Polymis.
  3. Hæld PDMS præpolymer i master mug og afgasses det i 1 time i et vakuumkammer (b4 i figur 1b).
  4. Placer master mug med PDMS pre-polymer i en ovn ved 65 ° C i 3 timer.
  5. Skær de hærdede PDMS i størrelsen af ​​en enkelt chip med en skarp skalpel. Forsigtigt skrælle helbredt PDMS replika fra master formen ved hånden.
  6. Gentag trin 2.2 til 2.5 for at opnå en identisk PDMS replika.
  7. Punch indløb og udløb huller ind i et af replikaer bruges et hul-puncher med en lidt mindre diameter end den ydre diameter af den forbindende slange.
  8. Påfør luft plasmabehandling til limning areal af hver replika ved anvendelse af en koronabehandler. 34
    Forsigtig: Brug koronabehandleren i et område med god ventilation for at undgå ozon oprustning.
  9. Drop 5 pi methanol på luft plasma-behandlede områder. Fint tilpasse to identiske PDMS replikaer at fabrikere den HFMD med hånden manipu ning, og tjek tilpasning via et mikroskop (b5 i figur 1b).
    Bemærk: Luften plasmabehandlede PDMS replikaer er temmelig klæbrig og vanskelig at manipulere. Således er 5 pi methanol tilsat til luft plasma-behandlede overflade til at fungere som et smøremiddel.
  10. Placer HFMD i en ovn indstillet til 65 ° C natten over for at styrke bindingen mellem to PDMS replikaer (b6 i figur 1b). Bond to identiske PDMS replikaer at øge højden af ​​mikrokanalplade af HFMD og undgå tilstopning af mikrodråber i mikrofluid kanal under drift.

Figur 1
Figur 1: Oversigt over HFMD Fabrication Procedure (a) Design parametre af fotomaske for HFMD.. (B) Illustration af proceduren fabrikation for HFMD.ftp_upload / 52.813 / 52813fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

3. Fremstilling af NIPAAm-rige (N-rig) og NIPAAm-fattige (N-fattige) faser ved faseseparation af overmættet NIPAAm

  1. Opløs NIPAAm monomer i DI vand ved w / w forhold på 1: 1 under anvendelse af en vortex-blander; for eksempel opløses 10 g NIPAAm i 10 ml DI-vand (første billede i figur 2a).
    Bemærk: Når NIPAAm monomeren er helt opløst ved stuetemperatur, opløsningen er uklar (andet billede i figur 2a). Dette fænomen er det første cue at opløseligheden faseseparation af den overmættede NIPAAm monomeren har med succes opstod.
  2. Tillad monomeropløsningen til hvile i en lodret position ved stuetemperatur i mindst 15 min. Den øverste fase er den N-rige fase, og den tættere bundfasen er N-fattige fase (tredje billede af figur 2a). De tætheder af the N-rige og N-fattige faser er 0,93 ± 0,01 og 0,99 ± 0,01 g cm -3 hhv. 15
  3. Når grænsefladen mellem de to faser bliver klart, omhyggeligt udtrække 2 ml monomeropløsning fra N-rige og N-fattige faser uden at forstyrre denne grænseflade ved anvendelse af en pipette.
  4. Tilsæt 4 mg N, N '-methylenebisacrylamide (MBAAm) som en tværbinder og 4 mg 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) keton som en fotoinitiator til den ekstraherede N-rige og N -Dårlig monomere løsninger til at forberede centrale væsker 1 og 2 til den lave koncentration tværbinderen (2 mg ml -1) prøve (B1 og B2 i figur 2b).
  5. Gentag forrige trin 3.3 og tilsæt 80 mg MBAAm og 4 mg 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) keton i hver af ekstraheret N-rige og N-fattige monomeropløsning til fremstilling core fluider 1 og 2 for den høje tværbinderen koncentration (40 mg ml -1) prøve (b3 og b4 i figure 2b).
  6. Opløs 10 vægt-% olie overfladeaktivt til mineralolie til fremstilling sheathvæsken (b5 i figur 2b).

Figur 2
Figur 2:. Klargøring til Janus Microhydrogel Synthesis (a) Fremstilling af N-rige og N-fattige monomer løsninger gennem faseadskillelse af overmættet NIPAAm. (B) Nærmere oplysninger om materialer og forsøgsopstilling anvendt i protokollen. Klik her for at se en større version af dette tal.

4. Syntese af Janus Microhydrogels Brug af HFMD

  1. Belastning 2 ml core fluider 1 og 2 (B1, B2 eller B3, B4 af figur 2b) og sheathvæsken (b5 i figur 2b) i tre separate 3 ml sprøjter. Montere sprøjterne ind i sprøjtepumper og forbinde hver sprøjte til passende fluidindløb af HFMD hjælp slangen (figur (b). Brug slanger til at forbinde fluidudløbet af HFMD til en opsamlingsbeholder.
  2. Indstil sprøjtepumper og gennemtrænge core væsker 1 og 2 og sheathvæske ved strømningshastigheder på 2, 2, og 10 pi min -1 hhv.
  3. (Valgfrit) Tune strømningshastigheden af ​​centrale væsker 1 og 2 for at justere de relative volumen forhold for hver side af Janus mikrodråbe.
  4. Placer UV-lyskilden vinkelret ca. 1 cm væk fra opsamlingsbeholderen. Tænd for UV-lyskilde og visuelt overvåge kontinuerlig produktion af Janus microhydrogels.
    Forsigtig: Brug UV beskyttende-briller, når overvågning microhydrogel produktion.
  5. Saml de fabrikerede Janus microhydrogels i et konisk rør og vaske dem ved hjælp af IPA. Derefter centrifugeres den koniske rør (780 g i 5 min) for at indfrimicrohydrogels.
  6. Gentag trin 4.6 adskillige gange for at fjerne mineralolien omgiver Janus microhydrogels fuldstændigt.
  7. Gentag trin 4.6, men benytte DI vand med en vand overfladeaktivt på 0,005% (v / v) i stedet for IPA til fjernelse af efterladenskaber IPA omkring Janus microhydrogels.
  8. Opbevar fuldstændigt vasket Janus microhydrogels i et 10 ml hætteglas indeholdende DI vand.

5. Analyse af anisotropisk Thermo-reaktionsevne Janus Microhydrogels

  1. Brug en pipette til at placere Janus microhydrogels syntetiseret fra afsnit 4 i en 24-brønds plade. Tillad microhydrogels at nøjes med 15 sekunder, indtil et monolag dannes i bundfladen af ​​brønden.
  2. Opnå et billede af Janus microhydrogel ved 24 ° C ved anvendelse af en opretstående optisk mikroskop med et 5X objektiv linse.
  3. Indstil et termoelektrisk modul under brønds plade og kontrollere spændingen med dette modul til forøgelse af temperaturen af ​​opløsningen indeholdende Janus mikrohydrogeler til 32 ° C.
  4. Opnå et billede af Janus microhydrogel ved 32 ° C en gang mere ved anvendelse af en opretstående optisk mikroskop med et 5X objektiv linse.
  5. Gentag trin 5,2-5,4 24 gange, idet man vælge en anden Janus microhydrogel til statistisk analyse.
  6. Fra de 25 billeder af forskellige Janus microhydrogels ved 24 og 32 ° C, måle radius af PN-rige og PN-fattige dele af Janus microhydrogels bruger billedanalyse software i henhold til producentens anvisninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 3a viser en skematisk afbildning af forsøgsopstillingen anvendes til at syntetisere Janus microhydrogels via HFMD. De N-rige og N-fattige faser blev præcist injiceret i HFMD som centrale væsker 1 og 2 og derefter fusioneret og opdelt i Janus mikrodråber ved åbningen af ​​sheathvæsken af ​​mineralolie på grund af Rayleigh kapillær ustabilitet. Derfor blev Janus mikrodråber sammensat af N-rige og N-fattige faser genereret med succes som vist i figur 3b. Diameteren af ​​mikrodråberne var 190 um med variationskoefficient (CV) på mindre end 2%. Den klart opdelte indre morfologi af Janus mikrodråber blev observeret, da begge faser stabilt adskilles. Det skal bemærkes, at hver fase er ublandbar i det andet og diffusion mellem faserne er næsten ubetydelig. Volumenforholdet af de N-rige og N-fattige faser inde i en mikrodråbe var controlled ved at ændre strømningshastigheden af hver monomer opløsning gennem sprøjtepumpen, som vist i figur 3c. Den indsættes i de N-rige og N-fattige monomeropløsninger fotoinitiator blev derefter udløst af udsættelse for UV-lys, hvorved der induceres polymeriseringen af ​​N-rige og N-fattige faser til PN-rige og PN-fattige, henholdsvis.

Figur 3
Figur 3: Dannelse af Janus Mikrodråber vha HFMD (a) Skematisk diagram af HFMD til generering Janus mikrodråber.. (B) Optisk mikrografi af Janus mikrodråber sammensat af N-rige og N-fattige faser. (C) Janus mikrodråber opnået med forskellige volumen forhold mellem N-rige og N-fattige faser (1: 3, 1: 1, 3: 1). Klik her for at se et størreversion af denne figur.


Figur 4 viser den anisotrope termokande-reagerende adfærd microhydrogels skyldes forskelle i NIPAAm monomer koncentration mellem PN-rige og PN-fattige dele af Janus microhydrogel. Janus microhydrogels med forskellige tværbinder koncentrationer af 2 og 40 mg ml -1 blev fremstillet for at undersøge virkningen af tværbinder koncentration på termofølsomme opførsel af de resulterende hydrogeler. Som vist i figur 4, stigninger i tværbinder koncentration resulterede i fald i den reversible ændring af microhydrogels over og under LCST volumen.

Figur 4
Figur 4: Temperatur Reaktion af Janus Microhydrogels Anisotropisk mængdeændringer i de Janus microhydrogels som svar på.temperaturudsving blev fremkaldt af forskelle i NIPAAm monomer koncentration mellem PN-rige og PN-fattige dele. Klik her for at se en større version af dette tal.


Figur 5a viser skematiske diagrammer og optiske mikrografer af Janus mikrodråberne / microhydrogels som reaktion på miljømæssige og temperaturændringer: 24 ° C i olie, 24 ° C i vand, og 32 ° C i vand. For at kvantificere termo-responsivitet, målte vi radius af Janus mikrodråber / microhydrogels, som vist i figur 5b. Fejlen bar i figur 5b repræsenterer standardafvigelsen af den målte radius i 25 Janus microhydrogels. Radius af hver del af Janus microhydrogels blev bestemt ud fra de optagne billeder ved hjælp af billedanalyse software. I monomeren dråbe tilstand(a1 i figur 5a og 5b), radius af de N-rige og N-fattige faser var næsten identiske. En lille forskel i radius mellem PN-rige og PN-fattige dele af Janus microhydrogels blev observeret efter polymerisation (a2 i figur 5a og figur b) på grund af lavere koncentration NIPAAm monomer i den N-fattige fase sammenlignet med den i N-rig fase. Både PN-rige og PN-fattige dele af Janus microhydrogels var fuldt hævede i DI vand ved stuetemperatur. I hævelse fase, ekspandering af PN-rige del var større end den af ​​den PN-fattige del; følge heraf blev sne-mand formet Janus microhydrogels opnået (a3 i figur 5a og figur b). Interessant, radius af de microhydrogels efter krympning ved 32 ° C var den samme som radius af mikrodråberne genereret i HFMD (a4 i figur 5a og 5b).


Figur 5:. Janus Microhydrogels med Anisotropisk Thermo-Lydhørhed (a) Skematisk tegning og optiske mikrografier af Janus mikrodråber / microhydrogels (Scale barer er 100 um). (B) Radius ændring af Janus mikrodråber / microhydrogels som reaktion på miljømæssige og temperaturændring: 24 ° C i olie, 24 ° C i vand, og 32 ° C i vand. Klik her for at se en større version af dette tal.


Figur 6a viser opløsningsprofilerne egenskaber af N-rige og N-fattige monomeropløsninger. Fedtopløseligt farvestof (olie rød O og olie blå N) og vand-opløseligt farvestof (gule og grønne farvestoffer til levnedsmidler) kraftigt foretrækker at blive opløst i N-rich og N-fattige monomer løsninger, hhv. Baseret på disse opløsningsegenskaber, blev Janus NiPAAm monomere mikrodråber indeholdende fedt- og vandopløselige farvestoffer uden cross-blanding frembringes ved brug af foreslåede protokol. Olie rød O og grøn mad farvestof blev henholdsvis udvalgt som repræsentative organofile og hydrofile materialer, som vist i figur 6b. Efter UV-polymerisation blev Janus microhydrogels indeholdende begge farvestoffer med held syntetiseret, der er vist i figur 6c. Disse resultater viser, at Janus microhydrogel kunne anvendes som organofile / hydrofile dobbelte materielle bærere.

Figur 6
Figur 6: Janus Microhydrogels med organofile / hydrofil Loading Capability (a) opløsningsegenskaberne af N-rige og N-fattige monomer løsninger.. Fedt- og vandopløselige farvestoffer stærkt preferred at opløses i N-rige og N-fattige monomeropløsninger hhv. (B) Generation af Janus mikrodråber indeholder fedt- og vandopløselige farvestoffer uden cross-blanding. (C) polymeriserede Janus microhydrogels indeholder fedt- og vandopløselige farvestoffer. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

To ikke-blandbare basismaterialer anvendes generelt til at syntetisere Janus microhydrogels. Indtil for nylig var Janus microhydrogels bestående af det samme grundmateriale sjældent rapporteret og de ​​rapporterede Janus microhydrogels ikke havde en klar intern morfologi på grund af forstyrrelser forårsaget af blandbarhed af dets materialer. 35, 36 I denne protokol, demonstrerer vi en metode at syntetisere Janus microhydrogels består udelukkende af den enkelte basismateriale, PNIPAAm, med en klart opdelte struktur.

Som et kritisk trin til at syntetisere Janus microhydrogels introducerede vi faseadskillelsen fænomenet den overmættede NIPAAm monomeropløsningen. N-rige og N-fattige fase løsninger indsamlet fra faseadskillelse fænomen er ikke blandbare og forstyrrelsen mellem N-rige og N-fattig fase er næsten ubetydelig. Denne blandbarhed af N-rige og N-fattige faser i Janus mikrodråberne var maintained i HFMD og morfologien af ​​Janus microhydrogels blev bevaret selv efter polymerisation.

Vi anvendte HFMD som en metode til at syntetisere Janus microhydrogels fordi protokollen muliggør den lette fremstilling af monodisperse Janus microhydrogels med en hastighed på 10 5 Janus microhydrogels timen. Den nydesignede HFMD i dette arbejde var korrekt fremstillet til fremstilling af Janus microhydrogels med størrelser i størrelsesordenen hundrede mikrometer; fremtidige design af HFMD kan være i stand til at producere Janus microhydrogels af en mindre størrelse.

Yderligere undersøgelse af Janus microhydrogels afslørede to forskellige karakteristika fra forskellige NIPAAm koncentrationer i N-rige og N-fattige faser. Første, Janus microhydrogels består af forskellige NiPAAm koncentrationer udviste anisotrope termofølsomme adfærd som reaktion på temperatur varians. Monomeren til tværbinder forholdet er velkendt for directly indflydelse på størrelsen af kvældning af en hydrogel 37 Mængden af NiPAAm molekyler i N-rige fase er generelt meget højere end i den N-fattige fase.; således, at monomeren tværbinderen forhold i den N-rige fase er større end i den N-fattige fase, når der anvendes en identisk koncentration af tværbinder til begge faser. Følgelig PN-rige del af Janus hydrogel gennemgår en større volumen ændring i forhold til PN-fattige del som reaktion på temperaturændringer. Andet, Janus microhydrogels udstillet organofile / hydrofile lastning kapacitet uden cross-blanding. Det fedtopløselige farvestof blev godt opløst i den N-rige monomeropløsning mens den vandopløselige farvestof blev godt opløst i den N-fattige monomeropløsning. Kontrasterende opløsningsegenskaber af N-rige og N-fattige monomeropløsninger stammer fra forskelle i tilgængeligheden af ​​frie vandmolekyler tilbage, efter interaktion med NiPAAm molekyler i hver monomeropløsning. Fordi det POSScesser et sammenligneligt højere antal tilovers frie vandmolekyler end den N-rige monomeropløsning, kan den N-fattige monomeropløsning let opløse hydrofile polære molekyler inden den vandopløselige farvestof. Derimod vandopløseligt farvestof udviste ringe opløselighed i den N-rige monomeropløsning, som kun kan vekselvirke med et par gratis vandmolekyler. Følgelig viste de N-rige og N-fattige monomeropløsninger modsatte resultater, når blandet med fedtopløseligt farvestof. De syntetiserede Janus microhydrogels kan anvendes som organofile / hydrofile dobbelt materiale luftfartsselskaber med en rumopdelt intern morfologi uden cross-blanding.

fremtidige anvendelse

De hidtil ukendte karakteristika af Janus microhydrogels kan anvendes til at udvikle funktionelle mikropartikler og opnå flere lægemiddelindkapsling. Vi mener, at den syntetiske protokol for disse Janus microhydrogels baseret på faseseparation af den overmættede NIPAAm introducerer en hidtil ukendt material platform med potentiale for avanceret syntese af multifunktionelle Janus microhydrogels.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silicon wafer LG Siltron 4", Test grade Wafer for master mold fabrication
Acetone Samchun Pure Chemical A0097 Cleaning silicon wafer
Isopropyl alcohol (IPA) Daejung Chemicals & Metals 5035-4404 Cleaning silicon wafer
Water purification system Merck Millipore EMD Millipore RIOs Essential 5 Prepering  deionized water
O2 plasma machine Femto Science VITA-A Cleaning silicon wafer
SU-8 2150 negative photoresist MicroChem Y111077 0500L1GL Photoresist for master mold fabrication
Hot plate Misung Scientific HP330D, HP150D Baking SU-8
SU-8 developer Microchem Y020100 4000L1PE Developing SU-8
Mask aligner system for photolithograpy Shinu Mst Co. CA-6M Photolithography
Sylgard 184 silicone elastomer kit Dow Corning 1064891 PDMS casting
Laboratory Corona Treater Electro-technic Products Inc. Model BD-20AC PDMS air plasma treatment 
N-isopropylacrylamide (NIPAAm) Sigma-Aldrich 415324-50G Monomer
N,N'-methylenebisacrylamide (MBAAm) Sigma-Aldrich 146072-100G Crosslinker of NIPAAm
4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone, Irgacure 2959 BASF 55047962 Photoinitiator of NIPAAm
ABIL EM 90 Evonik Industries 201109 Sufactant for oil
Vortex mixer Scientific Industries Inc. Vortex-Genie 2 Mixing
Tygon tubing Saint-Gobain I.D. 1/32", O.D. 3/32", Wall 1/32" Connecting tube between syringes and HFMD
UV light source Hamamatsu Spot light source LC8 Polymerization from NIPAAm to PNIPAAm
Syringes, NORM-JECT (3 ml) Henke-Sass Wolf GmbH 22767 Loading of materials
Syringe pump KD Scientific KDS model 200 Perfusion of materials
Tegitol Type NP-10 Sigma-Aldrich NP10-500ML Surfactant for water
Oil red O Sigma-Aldrich O0625-25G Dye for N-rich phase
Oil Blue N Sigma-Aldrich 391557-5G Dye for N-rich phase
Yellow food dye Edentown F&B NA Dye for N-poor phase
Green food dye Edentown F&B NA Dye for N-poor phase
Power supply Agilent E3649A Power source for thermoelectric module
Thermoelectric module Peltier FALC1-12710T125 Temparature control
Centrifuge machine Labogene 1248R Settling down microhydrogels
24-well plate SPL Life Sciences 32024 Reservoir for observation
Optical microscope Nikon ECLIPSE 80i Optical observation
Image analysis software IMT i-Solution Inc. iSolutions DT Measurement of radius

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hoffman, A. S. Hydrogels for biomedical applications. Adv. Drug Delivery Rev. 54 (1), 3-12 (2002).
  2. Qiu, Y., Park, K. Environment-sensitive hydrogels for drug delivery. Adv. Drug Delivery Rev. 53 (3), 321-339 (2001).
  3. Hirokawa, Y., Tanaka, T. Volume phase transition in a nonionic gel. J. Chem. Phys. 81 (12), 6379-6380 (1984).
  4. Bae, Y. H., Okano, T., Hsu, R., Kim, S. W. Thermo-sensitive polymers as on-off switches for drug release. Macromol. Rapid Commun. 8 (10), 481-485 (1987).
  5. Yoshida, R., et al. Comb-type grafted hydrogels with rapid deswelling response to temperature changes. Nature. 374 (6519), 240-242 (1995).
  6. Tanaka, T. Collapse of gels and the critical endpoint. Phys. Rev. Lett. 40 (12), 820-823 (1978).
  7. Tanaka, T., et al. Phase transitions in ionic gels. Phys. Rev. Lett. 45 (20), 1636-1639 (1980).
  8. Zhao, Y. L., Stoddart, J. F. Azobenzene-based light-responsive hydrogel system. Langmuir. 25 (15), 8442-8446 (2009).
  9. Alvarez-Lorenzo, C., Bromberg, L., Concheiro, A. Light-sensitive intelligent drug delivery systems. Photochem. Photobiol. 85 (4), 848-860 (2009).
  10. Tanaka, T., Nishio, I., Sun, S. T., Ueno-Nishio, S. Collapse of gels in an electric field. Science. 218 (4571), 467-469 (1982).
  11. Kwon, I. C., Bae, Y. H., Kim, S. W. Electrically credible polymer gel for controlled release of drugs. Nature. 354 (6351), 291-293 (1991).
  12. Obaidat, A. A., Park, K. Characterization of protein release through glucose-sensitive hydrogel membranes. Biomaterials. 18 (11), 801-806 (1997).
  13. Kataoka, K., Miyazaki, H., Bunya, M., Okano, T., Sakurai, Y. Totally synthetic polymer gels responding to external glucose concentration: their preparation and application to on-off regulation of insulin release. J. Am. Chem. Soc. 120 (48), 12694-12695 (1998).
  14. Heskins, M., Guillet, J. E. Solution properties of poly(N-isopropylacrylamide). J. Macromol. Sci. Part A Pure Appl. Chem. 2 (8), 1441-1455 (1968).
  15. Sasaki, S., Okabe, S., Miyahara, Y. Thermodynamic properties of N-isopropylacrylamide in water: solubility transition, phase separation of supersaturated solution, and glass formation. J. Phys. Chem. B. 114 (46), 14995-15002 (2010).
  16. Bromberg, L., Alakhov, V. Effects of polyether-modified poly(acrylic acid) microgels on doxorubicin transport in human intestinal epithelial Caco-2 cell layers. J. Controlled Release. 88 (1), 11-22 (2003).
  17. Coughlan, D. C., Quilty, F. P., Corrigan, O. I. Effect of drug physicochemical properties on swelling/deswelling kinetics and pulsatile drug release from thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels. J. Controll. Release. 98 (1), 97-114 (2004).
  18. Bergbreiter, D. E., Case, B. L., Liu, Y. S., Caraway, J. W. Poly(N-isopropylacrylamide) soluble polymer supports in catalysis and synthesis. Macromolecules. 31 (18), 6053-6062 (1998).
  19. Lapeyre, V., Gosse, I., Chevreux, S., Ravaine, V. Monodispersed glucose-responsive microgels operating at physiological salinity. Biomacromolecules. 7 (12), 3356-3363 (2006).
  20. Hoare, T., Pelton, R. Engineering glucose swelling responses in poly(N-isopropylacrylamide)-based microgels. Macromolecules. 40 (3), 670-678 (2007).
  21. Xu, S., Zhang, J., Paquet, C., Lin, Y., Kumacheva, E. From hybrid microgels to photonic crystals. Adv. Funct. Mater. 13 (6), 468-472 (2003).
  22. Clarke, J., Vincent, B. Stability of non-aqueous microgel dispersions in the presence of free polymer. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1. 77 (8), 1831-1843 (1981).
  23. Mears, S. J., Deng, Y., Cosgrove, T., Pelton, R. Structure of sodium dodecyl sulfate bound to a poly (NIPAM) microgel particle. Langmuir. 13 (7), 1901-1906 (1997).
  24. Shah, R. K., Kim, J. W., Agresti, J. J., Weitz, D. A., Chu, L. Y. Fabrication of monodisperse thermosensitive microgels and gel capsules in microfluidic devices. Soft Matter. 4 (12), 2303-2309 (2008).
  25. Jack, C. R., Forbes, G., Dewanjee, M. K., Brown, M. L., Earnest, F. Polyvinyl alcohol sponge for embolotherapy: particle size and morphology. Am. J. Neuroradiol. 6 (4), 595-597 (1985).
  26. Derdeyn, C. P., Moran, C. J., Cross, D. T., Dietrich, H. H., Dacey, R. G. Polyvinyl alcohol particle size and suspension characteristics. Am. J. Neuroradiol. 16 (6), 1335-1343 (1995).
  27. Han, K., et al. Effect of flow rates on generation of monodisperse clay-poly(N-isopropylacrylamide) embolic microspheres using hydrodynamic focusing microfluidic device. Jpn. J. Appl. Phys. 50 (6), 06-12 (2011).
  28. Seo, K. D., Doh, J., Kim, D. S. One-step microfluidic synthesis of Janus microhydrogels with anisotropic thermo-responsive behavior and organophilic/hydrophilic loading capability. Langmuir. 29 (49), 15137-15141 (2013).
  29. Seo, K. D., Kim, D. S. Microfluidic synthesis of thermo-responsive poly(N-isopropylacrylamide)-poly(ethylene glycol) diacrylate microhydrogels as chemo-embolic microspheres. J. Micromech. Microeng. 24 (8), 085001 (2014).
  30. Seo, K. D., Kwak, B. K., Kim, D. S., Sánchez, S. Microfluidic-assisted fabrication of flexible and location traceable organo-motor. IEEE Trans. Nanobiosci. 14 (3), 298-304 (2015).
  31. Seo, K. D., Kim, D. S., Sánchez, S. Fabrication and application of complex-shaped microparticles via microfluidics. Lab Chip. , (2015).
  32. Shah, R. K., Kim, J. W., Weitz, D. A. Janus supraparticles by induced phase separation of nanoparticles in droplets. Adv. Mater. 21 (19), 1949-1953 (2009).
  33. Lone, S., et al. Microfluidic synthesis of Janus particles by UV-directed phase separation. Chem. Commun. 47 (9), 2634-2636 (2011).
  34. Hauber, K., Drier, T., Beebe, D. PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system. Lab chip. 6 (12), 1548-1549 (2006).
  35. Nisisako, T., Torii, T., Takahashi, T., Takizawa, Y. Synthesis of monodisperse bicolored Janus particles with electrical anisotropy using a microfluidic co-flow system. Adv. Mater. 18 (9), 1152-1156 (2006).
  36. Seiffert, S., Romanowsky, M. B., Weitz, D. A. Janus microgels produced from functional precursor polymers. Langmuir. 26 (18), 14842-14847 (2010).
  37. Peppas, N. A., Hilt, J. Z., Khademhosseini, A., Langer, R. Hydrogels in biology and medicine: from molecular principles to bionanotechnology. Adv. Mater. 18 (11), 1345-1360 (2006).

Tags

Kemi Janus partikel hydrogel mikrofluidik poly ( Faseseparation af overmættet Anisotropisk termo-lydhørhed organofile / hydrofile lastning kapacitet
Syntese af poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels for Anisotropisk Thermo-lydhørhed og organofile / Hydrofil Loading Capability
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Seo, K. D., Choi, A., Doh, J., Kim,… More

Seo, K. D., Choi, A., Doh, J., Kim, D. S. Synthesis of Poly(N-isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels for Anisotropic Thermo-responsiveness and Organophilic/Hydrophilic Loading Capability. J. Vis. Exp. (108), e52813, doi:10.3791/52813 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter