Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Poli Sentezi ( Published: February 27, 2016 doi: 10.3791/52813

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Fotolitografi yoluyla Hidrodinamik Odaklama mikroakışkan Aygıt (HFMD) için Master Kalıp 1. Fabrikasyon

  1. Üreticinin protokolüne göre bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanılarak HFMD (Şekil 1a) için bir photomask tasarlayın.
  2. gofret organik ve inorganik toz kaldırmak için aseton, izopropil alkol (IPA) ve deiyonize (Dİ) su ve 4 'silikon gofret durulayın.
  3. Gofret ve SU-8 arasındaki bağlanma mukavemetini arttırmak için, 5 dakika için güç 100 W O 2 plazma ile silikon gofret temizleyin.
  4. Spin-kaplama negatif fotorezist 4 mi, SU-8 2150 gofret üzerine 30 saniye için 3000 rpm'de 150 um (Şekil 1b B1) 'in bir kalınlığının sağlanması için.
  5. 65 ° C sıcaklıkta 5 dakika için bir sıcak plaka üzerinde SU-8 kaplanmış gofret yerleştirin, 95 ° C'ye kadar sıcaklık ayarlanır, ve daha sonra yumuşak bir fırında 30 dakika boyunca sıcak plaka üzerinde gofret bırakın.
  6. Yerigofret üzerinde photomask tasarlanmış ve maske hizalama UV ışığı (260 mJ cm -2, 10 mW cm -2 için 26 sn) maruz (Şekil b2 1b).
  7. bir ocak (5 dakika boyunca 65 ° C ve daha sonra 95 ° C'de 12 dakika süre ile) üzerine pişirme maruz kalma sonrası gerçekleştirin.
  8. 10 dakika boyunca bir SU-8 geliştirici banyosuna batırılarak gofret geliştirin ve daha sonra temiz bir yüzey elde etmek 5 saniye boyunca taze geliştirici içine aktarın.
  9. DI suyla 20 saniye boyunca gofret yıkayın ve N2 gazı ile 10 saniye süre ile kurutulur (Şekil b3 1b). Bölüm 2 polidimetilsiloksan (PDMS) döküm için bir ana kalıp olarak imal gofret kullanın.

PDMS Döküm yoluyla HFMD 2. Fabrikasyon

  1. PDMS döküm için ana kalıp olarak Bölüm 1'de elde edilen desenli gofret kullanın.
  2. PDMS pre-polimer ve 10 arasında bir ağırlık oranında homojen bir sertleştirme ajanı karıştırın: 1; örneğin, PDMS nin önceden Polym 10 g sertleştirici 1 g kullanımıer.
  3. Ana kalıp içine PDMS nin önceden polimer dökün ve (Şekil 1b B4) bir vakum odası içinde 1 saat için gaz boşaltılır.
  4. 3 saat 65 ° C sıcaklıkta bir fırın içine PDMS ön polimerle ana kalıp yerleştirin.
  5. keskin bir neşter kullanılarak tek bir çip boyutu tedavi PDMS kesin. Dikkatle elle ana kalıp tedavi PDMS kopya soyulabilir.
  6. Tekrarlayın aynı PDMS kopyası elde etmek 2.2 2.5 Adımlar.
  7. giriş Punch ve bağlantı boru dış çapından biraz daha küçük bir çapa sahip bir delik zımba kullanarak kopyalarından biri içine delik çıkış.
  8. Bir korona işlemcinize kullanarak her yinelemenin yapıştırma alanına hava plazma tedavisi uygulayın. 34
    Dikkat: Ozon oluşumunu engellemek için iyi bir havalandırma ile bir alanda korona işlemcinize kullanın.
  9. hava plazma ile işlenmiş alanların üzerine metanol 5 ul bırakın. Ince el manipu tarafından HFMD imal etmek için iki özdeş PDMS kopyaları aynı hizaya yon ve (Şekil 1b b5) mikroskop aracılığıyla uyum kontrol edin.
    Not: Hava plazma tedavi PDMS kopyaları oldukça yapışkan ve manipüle etmek zordur. Bu durumda, metanol 5 ul bir yağlayıcı olarak işlev hava plazma ile muamele edilmiş yüzeye ilave edilir.
  10. (Şekil 1b B6) iki PDMS yinelemeler arasındaki bağı güçlendirmek için 65 ° C gecede ayarlanmış bir fırında HFMD yerleştirin. Bond iki özdeş PDMS kopyaları HFMD bir Mikrokanallı yüksekliğini artırmak ve operasyon sırasında mikroakışkan kanal içinde mikro damlacıklar tıkanmasını önlemek için.

Şekil 1
Şekil 1: HFMD Fabrikasyon Usul Genel Bakış HFMD için photomask (a) Tasarım parametreleri.. HFMD için fabrikasyon prosedürü (b) İllüstrasyon.ftp_upload / 52813 / 52813fig1large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

NIPAAm zengin 3. (N-zengin) ve (n-kötü) süper-doymuş NIPAAm faz ayrılması ile Aşama NIPAAm fakir

  1. bir vorteks mikser kullanılarak 1;: 1 w / w oranda DI su içinde NIPAAm monomer içinde çözündürülür örneğin, DI su, 10 ml NIPAAm 10 g (Şekil 2a ilk görüntü) çözülür.
    Not: NIPAAm monomer tam oda sıcaklığında eritildi sonra, çözelti bulanık (Şekil 2a ikinci resim) görüntülenir. Bu olgu, süper-doymuş NIPAAm monomerinin çözünürlük indüklenen faz ayırma işleminin başarıyla gerçekleştirildiğini ilk işarettir.
  2. Monomer çözeltisi, en azından 15 dakika için oda sıcaklığında, bir dikey konumda dinlenmeye bırakın. En faz, N-zengin faz, ve yoğun alt faz, N-düşük aşaması (Şekil 2a üçüncü görüntü). th yoğunluklarıe N-zengin ve N-fakir fazlar sırasıyla 0.93 ± 0.01 ve 0.99 ± 0.01 g cm -3 vardır. 15
  3. İki fazlar ayrılır arayüz berraklaştığında, dikkatli bir şekilde bir pipet ile bu arabirimi bozmadan, N-zengin ve N-düşük fazlardan monomer çözeltisi 2 ml ekstrakte edin.
  4. Ekstre N-zengin ve N, bir foto-başlatıcı olarak N, 4 mg ekleme, N ', bir çapraz bağlayıcı olarak -methylenebisacrylamide (MBAAm) ve 4- (2-hidroksietoksi) fenil- 4 mg (2-hidroksi-2-propil) keton -Zavallı monomer çözeltiler, düşük çapraz bağlayıcı konsantrasyonu için göbek sıvıları 1 ve 2 (2 mg mi-1) örneği (b1 ve 2b, Şekil B2) hazırlanır.
  5. Önceki adım 3.3 Tekrar ve çekirdek sıvıları hazırlamak için ekstre N-zengin ve N-düşük monomer çözeltisi her birine MBAAm 80 mg ve 4- (2-hidroksietoksi) fenil- (2-hidroksi-2-propil) keton 4 mg ekleme 1 ve yüksek çapraz bağlayıcı konsantrasyonu 2 (40 mg ml -1) örneği (b3 ve Şekil b4ure 2b).
  6. (Şekil 2b'de B5) kılıf sıvısı hazırlamak için, mineral yağ içinde yağ yüzey aktif ağırlıkça% 10 oranında çözülür.

şekil 2
Şekil 2:. Janus Microhydrogel Sentezi için malzeme hazırlanması: (a) süper-doymuş NIPAAm faz ayrılması yoluyla, N-zengin ve N-düşük monomer çözeltilerinin hazırlanması. (B) malzeme ve protokolde kullanılan deney düzeneği Detayları. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Janus Microhydrogels 4. sentezi HFMD kullanılması

  1. Yük göbek sıvıları 2 ml 1 ve 2 (B1, B2 ya da B3, B4 Şekilde 2b) üç ayrı 3 mi şırıngalara ve kılıf sıvısı (Şekil 2b olarak B5). Şırınga pompaları içine şırınga monte edin ve boru (Şekil kullanılarak, (b). Bir toplama haznesine HFMD sıvı çıkışını bağlamak için boru kullanın HFMD uygun sıvı girişine her şırınga bağlayın.
  2. Sırasıyla şırınga pompaları ve 2 ', 2 ve 10 ul dak-1 akış hızlarında ana sıvılar 1, 2 ve kılıf sıvısı aşılamak.
  3. (İsteğe bağlı) Ayarlama çekirdek sıvıları 1 ve 2'nin akış hızı Janus Mikrodamlacık her iki tarafında göreli hacim oranları ayarlayın.
  4. dik yaklaşık 1 cm uzakta toplama haznesi UV ışık kaynağı yerleştirin. UV ışık kaynağı açın ve görsel Janus microhydrogels sürekli üretim izlemek.
    Dikkat: Kullanım UV koruyucu-gözlük microhydrogel üretimini izleme.
  5. bir konik tüp içine fabrikasyon Janus microhydrogels toplamak ve IPA kullanılarak yıkayın. Ardından, konik tüp (5 dakika boyunca 780 g) yerleşmek için santrifüjmicrohydrogels.
  6. Tekrarlayın Adım 4.6 birkaç kez tamamen Janus microhydrogels çevreleyen mineral yağ çıkarmak için.
  7. % 0.005 kadar bir su yüzey ile Adımı tekrarlayın 4.6 ama kullanım DI su (v / v) yerine IPA'nın Janus microhydrogels etrafında kalan IPA kaldırmak için.
  8. 10 ml'lik bir şişeye ihtiva DI su tamamen yıkandı Janus microhydrogels saklayın.

Janus Microhydrogels anizotropik Termo duyarlılığının 5. Analiz

  1. 24-iyi plaka içine Bölüm 4 sentezlenebilir Janus microhydrogels yerleştirmek için bir pipet kullanın. Bir tek-tabakalı oyuk alt yüzeyinde oluşturulan kadar microhydrogels 15 sn oturmasına izin verin.
  2. 5X objektif lens ile dik bir optik mikroskop kullanılarak 24 ° C 'de, Janus microhydrogel bir görüntü elde edilir.
  3. plaka altında, bir termoelektrik modül ayarlamak ve Janus mikro içeren çözeltinin sıcaklığını artırmak için, bu modülün voltaj kontrolü32 ° C hidrojeller.
  4. 32 ° C'yi kez daha 5X objektif lens ile dik optik mikroskop kullanılarak Janus microhydrogel bir görüntü elde edin.
  5. Tekrarlayın istatistiksel analiz için farklı bir Janus microhydrogel seçmek için özen 5,2-5,4 24 kez Adımlar.
  6. 24 ve 32 ° C 'de, farklı Janus microhydrogels 25 görüntülerinden, üreticinin talimatlarına uygun olarak bir görüntü analiz yazılımı kullanılarak Janus microhydrogels PN zengin ve PN-düşük parça yarıçapını.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Şekil 3a, HFMD ile Janus microhydrogels sentezlemek için kullanılan deneysel bir düzeneğin şematik sunulur. N-zengin ve N-düşük fazlar hassas ana akışkan maddenin 1 ve 2 olarak HFMD enjekte edilir ve daha sonra birleştirilmiş ve bu nedenle Rayleigh kapiler istikrarsızlık mineral yağ kaplama sıvısı ile deliğinde Janus mikro damlacıklar bölünmüştür edildi. Şekil 3b'de gösterildiği gibi, Sonuç olarak, N-zengin ve N-düşük aşamadan oluşmaktadır Janus mikro damlacıklar başarılı bir şekilde üretilmiştir. mikro damlacıklar çapı en az% 2 varyasyon (CV) katsayısı ile 190 mikron idi. her iki faz stabil ayrılır beri Janus mikro damlacıklar açıkça bölümlere iç morfolojisi gözlendi. Her aşamada, diğer karışmayan ve fazlar arası difüzyon yaklaşık ihmal edilebilir olduğuna dikkat edilmelidir. Bir Mikrodamlacık içindeki N-zengin ve N-düşük fazların hacim oranı C idiŞekil 3C'de gösterildiği gibi, şırınga pompası yoluyla her bir monomer çözeltisinin akış oranı değiştirilmesiyle ontrolled. N-zengin ve N-düşük monomer solüsyonu eklendi foto-başlatıcı, sonra bu şekilde sırasıyla PN zengin ve PN-düşük N-zengin ve N-düşük fazın polimerizasyonunun uyarılması, UV ışığına maruz kalma ile tetiklenmiştir.

Şekil 3,
Şekil 3: HFMD kullanılarak Janus mikro damlacıklar oluşturulması Janus mikro damlacıklar üretmek için HFMD (a) şematik diyagramı.. (B) aşamaları, N-zengin ve N-fakir oluşan Janus mikro damlacıklar Optik mikrografı. (C) Janus mikro damlacıklar N zengin ve N-fakir fazların farklı hacim oranlarında elde edilen (: 3, 1: 1 1, 3: 1). Bir büyük görmek için tıklayınızBu rakamın sürümü.


Şekil 4 Janus microhydrogel PN zengin ve PN-fakir parçalar arasında NIPAAm monomer konsantrasyonunun farklılıklardan kaynaklanan microhydrogels anizotropik termos duyarlı davranışı göstermektedir. 2 ve 40 mg ml -1 farklı çapraz bağlayıcı konsantrasyonları ile Janus microhydrogels sonuçtaki hidrojellerin termo-duyarlı davranışı üzerindeki çapraz bağlayıcı konsantrasyonunun etkisini incelemek üzere imal edilmiştir. Şekil 4'te gösterildiği gibi, çapraz bağlayıcı konsantrasyonu artar LCST'nin üstünde ve altında microhydrogels reversibl hacim değişikliği azalmalar ile sonuçlanmıştır.

Şekil 4,
Şekil 4: Janus Microhydrogels Sıcaklık Tepki yanıt olarak Janus microhydrogels içinde Eşyönsüz hacim değişimleri.sıcaklık değişimi PN zengin ve PN-fakir parçalar arasında NIPAAm monomer konsantrasyonunun farklılıklar tarafından oluşturuldu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.


Yağ içinde 24 ° C, 24 ° C su içinde ve su içinde 32 ° C: Şekil 5a şemaları ve çevresel ve sıcaklık değişikliklerine tepki olarak Janus mikro damlacıklar / microhydrogels optik mikrograflannı göstermektedir. Şekil 5b'de gösterildiği gibi, ısı-yanıt ölçmek için, Janus mikro damlacıklar / microhydrogels yarıçapı ölçüldü. Şekil 5b hata çubuğu 25 Janus microhydrogels ölçülen yarıçapı standart sapmasını temsil eder. Janus microhydrogels her parçasının çapı görüntü analizi yazılımı kullanılarak çekilen görüntülerin belirlendi. monomer damlacık devlet(Şekil 5A ve 5B, Şekil A1), N-zengin ve N-düşük fazların yarıçapı hemen hemen aynı idi. Janus microhydrogels PN zengin ve PN-düşük kısımlar arasındaki çapında çok küçük bir fark nedeniyle bu kıyasla, N-düşük fazda düşük NIPAAm monomer konsantrasyonu (Şekil 5a ve Şekil b a2) polimerizasyondan sonra gözlenmiştir N-zengin faz. Janus microhydrogels Her iki PN zengin ve PN-fakir parçalar oda sıcaklığında DI su tamamen şişti. şişen aşamada, PN zengin kısmının şişme PN fakir kısmının daha büyük olduğu; Neticesinde, kar-man şeklinde Janus microhydrogels (Şekil 5a ve Şekil b A3) elde edilmiştir. İlginç bir şekilde, 32 ° C'de, büzülmeden sonra microhydrogels yarıçapı (Şekil 5A ve 5B, Şekil A4) HFMD oluşturulan mikro damlacıklar yarıçapına benzerdi.


Şekil 5:. Yönbağımlı Termo Duyarlılık ile Janus Microhydrogels (a) şematik diyagramı ve Janus mikro damlacıklar / microhydrogels optik mikroskop fotoğrafları (Ölçek çubukları 100 mikron vardır). (B) Çevre ve sıcaklık değişimine tepki olarak Janus mikro damlacıklar / microhydrogels yarıçapı değişikliği: 24 ° C su içinde 24 ° C, ve su 32 ° C, yağ. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.


Şekil 6a, N-zengin ve N-düşük monomer çözeltiler çözünme özelliklerini göstermektedir. Yağda çözünen boya (Yağ Kırmızı O ve yağ, mavi N) ve suda çözünür boya (sarı ve yeşil gıda boyaları) güçlü bir şekilde N-Ric eriyen tercihsırasıyla H ve N-düşük monomer çözümler. Bu erime özelliklerine bağlı olarak, çapraz karıştırma olmadan katı ve suda çözünür boyalar içeren Janus NIPAAm monomer mikro damlacıklar önerilen protokol kullanılarak elde edilmiştir. Şekil 6b'de gösterildiği gibi, yağ-kırmızı O ve yeşil gıda boyası, sırasıyla, Örnek organofilik ve hidrofilik malzeme olarak seçilmiştir. UV polimerizasyonu sonra, her iki boya içeren Janus microhydrogels başarılı Şekil 6c'de gösterilen, sentezlendi. Bu sonuçlar, Janus microhydrogel organofilik hidrofilik / veya çift maddeli taşıyıcı olarak uygulanabilir olduğunu göstermektedir.

Şekil 6,
Şekil 6: organofilik ile Janus Microhydrogels / Hidrofilik yükleme kapasitesi (a) N-zengin ve N-düşük monomer çözeltilerin çözünme özellikleri.. Katı ve suda çözünür boyalar, güçlü preferrEd, sırasıyla, N-zengin ve N-düşük monomer Çözeltilerin eritin. Çapraz karıştırma olmadan yağda hem suda çözünür boyalar içeren Janus mikro damlacıklar (b) üretimi. (C) yağda ve suda çözünebilen boyalar içeren polimerize Janus microhydrogels. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

İki karışmayan baz materyalleri genellikle Janus microhydrogels sentezlenmesi için kullanılır. Yakın zamana kadar, aynı temel malzemeden oluşan Janus microhydrogels nadiren bildirilmiştir ve rapor Janus microhydrogels nedeniyle bileşen malzemelerin karışabilirliklerine kaynaklanan rahatsızlık açık bir iç morfoloji yoktu. Bu protokolde 35, 36, biz bir yöntem ortaya koymaktadır açık bir şekilde bölümlere yapı ile tamamen tek bir baz malzeme, PNIPAAm oluşan Janus microhydrogels sentezlenmesi için.

Janus microhydrogels sentezlemek için önemli bir adım olarak, süper-doymuş NIPAAm monomer çözeltisinin faz ayrılması fenomeni, kişiye. faz ayırma fenomen toplanan N-zengin ve N-fakir faz çözümleri karışmayan ve N-zengin ve N-fakir faz arasındaki rahatsızlık neredeyse yok denecek kadar azdır. Janus mikro damlacıklar N zengin ve N-fakir aşamadan Bu immiscibility ma olduHFMD içinde intained ve Janus microhydrogels morfolojisi bile polimerizasyondan sonra korundu.

Protokolünü saatte 10 5 Janus microhydrogels bir oran ile tek dağılımlı Janus microhydrogels kolay üretimine olanak verdiğinden Janus microhydrogels sentezlemek için bir yöntem olarak HFMD uygulanır. Bu çalışmada yeni tasarlanmış HFMD düzgün bir yüz mikrometre düzen içinde boyutları ile Janus microhydrogels üretmek için imal edilmiştir; HFMD gelecekteki tasarımları daha küçük boyutta Janus microhydrogels üretmek mümkün olabilir.

Janus microhydrogels daha çalışma N-zengin ve N-fakir aşamalarında farklı NIPAAm konsantrasyonları kaynaklanan iki farklı özellikler saptandı. İlk olarak, farklı NIPAAm konsantrasyonları oluşan Janus microhydrogels sıcaklık Varyans cevaben anizotropik termo-duyarlı davranışları sergiledi. Çapraz bağlayıcı oranı monomer iyi korkunç bilinmektedirctly bir hidrojel şişmesi seviyesine etki 37 NIPAAm moleküllerinin miktarı K açısından zengin fazın N-düşük fazda yapılandan daha yüksektir.; Bu durumda, monomer N-zengin faz oranı çapraz bağlayıcı aynı konsantrasyonu her iki faz için kullanıldığında, N-düşük fazda daha büyük olan çapraz bağlayıcı. Sonuç olarak, Janus hidrojel PN zengin kısım sıcaklık değişimine tepki olarak PN-fakir kısmı ile karşılaştırıldığında daha geniş bir hacim değişime uğrar. İkincisi, Janus microhydrogels çapraz karıştırma olmadan hidrofilik / organofilik yükleme yeteneği sergiledi. suda-çözünür boya, N-düşük monomer çözeltisi içinde iyi çözülür ise yağda çözünen bir boya N açısından zengin bir monomer çözeltisi içinde iyi çözülmüştür. N-zengin ve N-düşük monomer çözeltilerinin zıt çözünme özellikleri her bir monomer çözeltisi içinde NIPAAm moleküllerle etkileşime sonra kalan serbest su moleküllerinin mevcudiyeti farklılıkları elde edilir. o poss ÇünküN zengin monomer çözeltisi daha artık serbest su moleküllerinin bir nispeten daha yüksek sayıda Esses, N-düşük monomer çözeltisi, suda az çözünebilen boya olan hidrofilik polar molekülleri eriyebilir. Bunun aksine, suda çözünür boya sadece birkaç serbest su molekülleriyle etkileşime N-açısından zengin bir monomer çözeltisi içinde düşük bir çözünürlüğe sergilemiştir. yağda çözünen boya ile karıştırıldığında Dolayısıyla, N-zengin ve N-fakir monomer çözümleri zıt sonuçlar ortaya koydu. sentezlenmiş Janus microhydrogels çapraz karıştırma olmadan bölümlere iç morfolojisi olan organofilik hidrofilik / veya çift maddeli taşıyıcı olarak kullanılabilir.

gelecek uygulama

Janus microhydrogels yeni özellikleri, fonksiyonel mikro geliştirmek ve çok-ilaçlı kapsülleme elde etmek için kullanılabilir. Biz doygun NIPAAm faz ayrılması dayanarak bu Janus microhydrogels sentetik protokol yeni bir materia tanıttı inanıyorumÇok fonksiyonlu Janus microhydrogels gelişmiş sentezi için potansiyeli olan l platformu.

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).
Poli Sentezi (<em&gt; K</em&gt; -isopropylacrylamide) Yönbağımlı Termo yanıt ve organofilik / Hidrofilik Yükleme Kapasitesi için Janus Microhydrogels
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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