Waiting
Login processing...

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

Chemistry

توليف بولي ( 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. تصنيع القالب الرئيسي للهيدرودينامي التركيز جهاز ميكروفلويديك (الحمى الثلاثية) من خلال الطباعة التصويرية

  1. تصميم الضوئية الرئيسية لمرض الحمى الثلاثية (الشكل 1A) باستخدام تصميم (CAD) والبرمجيات بمساعدة الحاسوب وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
  2. شطف رقاقة 4 "السيليكون مع الأسيتون، ايزوبروبيل (IPA)، والماء منزوع الأيونات (DI) لإزالة الغبار العضوي وغير العضوي من الرقاقة.
  3. تنظيف رقاقة السيليكون مع O 2 البلازما في 100 واط من الطاقة لمدة 5 دقائق لزيادة قوة الترابط بين رقاقة وSU-8.
  4. تدور معطف 4 مل من مقاومة للضوء سلبي، SU-8 2150، على الرقاقة عند 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية لتحقيق سمك 150 ميكرون (B1 في الشكل 1B).
  5. ضع SU-8 المغلفة رقاقة على موقد لمدة 5 دقائق عند 65 درجة مئوية، ضبط درجة الحرارة إلى 95 درجة مئوية، ثم ترك الرقاقة على موقد لمدة 30 دقيقة لخبز لينة.
  6. ضع التصميم الضوئية الرئيسية على رقاقة وفضح لضوء الأشعة فوق البنفسجية (260 ميغا جول سم -2، 26 ثانية لمدة 10 ميغاواط سم -2) في اليجنر قناع (B2 في الشكل 1B).
  7. أداء بعد التعرض الخبز على موقد (65 درجة مئوية لمدة 5 دقائق ثم 95 درجة مئوية لمدة 12 دقيقة).
  8. تطوير رقاقة عن طريق الغمر في حمام المطور SU-8 لمدة 10 دقيقة، ومن ثم نقلها إلى مطور جديد لمدة 5 ثوان للحصول على سطح نظيف.
  9. شطف الرقاقة لمدة 20 ثانية بالماء DI وتجف لمدة 10 ثانية مع الغاز N 2 (B3 في الشكل 1B). استخدام رقاقة ملفقة بمثابة القالب الرئيسي للثنائي ميثيل بولي سيلوكسان (PDMS) صب في القسم 2.

2. تلفيق من مرض الحمى الثلاثية من خلال PDMS الصب

  1. استخدام الرقاقة نمط الحصول عليها في القسم (1)، القالب الرئيسي للPDMS الصب.
  2. خلط PDMS قبل البوليمر وكيل علاج متجانس في نسبة وزن 10: 1؛ على سبيل المثال، استخدم 1 غرام من وكيل علاج لمدة 10 غراما من PDMS قبل polymإيه.
  3. صب PDMS قبل البوليمر في القالب الرئيسي وديغا لمدة 1 ساعة في فراغ الغرفة (B4 في الشكل 1B).
  4. وضع القالب الرئيسي مع PDMS قبل البوليمر في الفرن على 65 درجة مئوية لمدة 3 ساعات.
  5. قطع PDMS الشفاء في حجم شريحة واحدة باستخدام مشرط حاد. تقشر بعناية النسخة المتماثلة PDMS شفي من القالب الرئيسي باليد.
  6. كرر الخطوات من 2،2-2،5 للحصول على PDMS متماثلة متطابقة.
  7. لكمة مدخل ومخرج الثقوب في واحدة من النسخ المتماثلة باستخدام ثقب الناخس التي يبلغ قطرها أصغر قليلا من القطر الخارجي للأنابيب التوصيل.
  8. تطبيق العلاج البلازما الجوية لمنطقة الترابط من كل نسخة متماثلة باستخدام المفاوض كورونا 34
    تحذير: استخدام المفاوض كورونا في منطقة ذات تهوية جيدة لتجنب تراكم طبقة الأوزون.
  9. قطرة 5 ميكرولتر من الميثانول على المناطق المعالجة البلازما الجوية. ناعما محاذاة اثنين متطابقة PDMS النماذج المقلده، لافتعال الحمى الثلاثية manipu اليد lation، وتحقق المواءمة عبر المجهر (B5 في الشكل 1B).
    ملاحظة: المعالجة البلازما النسخ المتماثلة PDMS الهواء هي لزجة وصعبة للتلاعب إلى حد ما. وبالتالي، يتم إضافة 5 ميكرولتر من الميثانول إلى السطح المعالجة البلازما الجوية لتكون بمثابة مواد التشحيم.
  10. وضع مرض الحمى الثلاثية في فرن مجموعة إلى 65 درجة مئوية خلال الليل لتعزيز الروابط بين اثنين PDMS النسخ المتماثلة (B6 في الشكل 1B). السندات اثنين متطابقة PDMS النماذج المقلده، لتزيد من ارتفاع متناهية من مرض الحمى الثلاثية وتجنب انسداد microdroplets في قناة ميكروفلويديك خلال العملية.

الشكل 1
الشكل 1: نظرة عامة على الإجراءات مرض الحمى الثلاثية التصنيع (أ) المعلمات تصميم الضوئية الرئيسية لمرض الحمى الثلاثية. (ب) رسم توضيحي لإجراء تلفيق لمرض الحمى الثلاثية.ftp_upload / 52813 / 52813fig1large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. إعداد NIPAAm الغنية (N الغنية) وNIPAAm الفقراء (N-الفقراء) مراحل من فصل المرحلة من الفوق NIPAAm

  1. حل مونومر NIPAAm في الماء DI في فصيل عبد الواحد / ث نسبة 1: 1 باستخدام خلاط دوامة. على سبيل المثال، حل 10 غرام من NIPAAm في 10 مل من الماء DI (الصورة الأولى من الشكل 2A).
    ملاحظة: بمجرد حل مونومر NIPAAm بالكامل في درجة حرارة الغرفة، والحل يبدو عكر (الصورة الثانية من الشكل 2A). هذه الظاهرة هي جديلة أول حدث أن فصل المرحلة التي يسببها ذوبان مونومر NIPAAm التشبع بنجاح.
  2. السماح للحل مونومر للراحة في وضع عمودي في درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة على الأقل. المرحلة الأولى هي مرحلة N-الغنية، ومرحلة أكثر كثافة أسفل هي مرحلة N-الفقيرة (الصورة الثالثة من الشكل 2A). كثافة من المراحل ه N-الأغنياء والفقراء N هي 0.93 ± 0.01 و 0.99 ± 0.01 جم سم -3 على التوالي. 15
  3. عندما تصبح واجهة الفصل بين المرحلتين واضحة، واستخراج بعناية 2 مل من محلول مركب بسيط من المراحل N-الغنية والفقيرة N-دون إزعاج هذه الواجهة باستخدام ماصة.
  4. إضافة 4 ملغ من N، N '-methylenebisacrylamide (MBAAm) باعتباره crosslinker و 4 ملغ من 4- (2-hydroxyethoxy) فينيل (2-هيدروكسي-2-ن) كيتون باعتباره photoinitiator لاستخراج N-الأغنياء وN -poor حلول مونومر لإعداد السوائل الأساسية 1 و 2 للتركيز crosslinker منخفضة (2 ملغ مل -1) عينة (B1 و B2 في الشكل 2B).
  5. كرر الخطوة السابقة 3.3 وإضافة 80 ملغ من MBAAm و 4 ملغ من 4- (2-hydroxyethoxy) فينيل (2-هيدروكسي-2-ن) كيتون في كل من استخراج الحل N-غني وفقير N-مونومر لإعداد السوائل الأساسية 1 و 2 للتركيز عال crosslinker (40 ملغ مل -1) عينة (B3 و B4 في الشكللدى عودتهم 2B).
  6. حل 10٪ بالوزن السطحي النفط في الزيوت المعدنية لتحضير السائل غمد (B5 في الشكل 2B).

الشكل 2
الشكل 2: إعداد مواد لليانوس Microhydrogel التجميعي (أ) إعداد حلول مونومر N-الغنية وN-الفقيرة من خلال فصل مرحلة NIPAAm الفوق. (ب) تفاصيل عن المواد والإعداد التجريبية المستخدمة في البروتوكول. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

4. توليف يانوس Microhydrogels باستخدام الحمى الثلاثية

  1. تحميل 2 مل من السوائل الأساسية 1 و 2 (B1، B2 B3 أو B4 في اللوحة 2B) والسائل غمد (B5 في الشكل 2B) إلى ثلاثة منفصلة 3 مل الحقن. جبل الحقن في مضخات المحاقن وربط كل حقنة لمدخل السوائل المناسب للمرض الحمى الثلاثية باستخدام أنابيب (الشكل (ب). استخدام أنابيب لتوصيل منفذ السوائل من مرض الحمى الثلاثية إلى خزان التجميع.
  2. تعيين مضخات حقنة ويبث السوائل الأساسية 1 و 2 و السائل غمد في معدلات تدفق من 2، 2، و 10 ميكرولتر دقيقة -1، على التوالي.
  3. (اختياري) اللحن معدل تدفق السوائل الأساسية 1 و 2 لضبط نسب حجم النسبية لكل جانب من microdroplet يانوس.
  4. وضع مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية عموديا حوالي 1 سم بعيدا عن خزان جمع. التبديل على مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية ومراقبة بصريا الإنتاج المستمر من microhydrogels يانوس.
    تحذير: استخدام الأشعة فوق البنفسجية واقية نظارات واقية عند رصد إنتاج microhydrogel.
  5. جمع microhydrogels يانوس ملفقة في أنبوب مخروطي الشكل وغسلها باستخدام IPA. ثم، الطرد المركزي أنبوب مخروطي (780 غ لمدة 5 دقائق) لتسويةmicrohydrogels.
  6. كرر الخطوة 4.6 عدة مرات لإزالة الزيوت المعدنية المحيطة microhydrogels يانوس تماما.
  7. كرر الخطوة 4.6 ولكن استخدام المياه DI مع السطحي للمياه من 0.005٪ (ت / ت) بدلا من IPA لإزالة بقايا IPA حول microhydrogels يانوس.
  8. تخزين غسلها تماما microhydrogels يانوس في 10 مل قارورة تحتوي على الماء DI.

5. تحليل متباين الخواص الحرارية استجابة يانوس Microhydrogels

  1. استخدام ماصة لوضع microhydrogels يانوس توليفها من القسم 4 في 24 لوحة جيدا. السماح للmicrohydrogels ليستقر لمدة 15 ثانية حتى يتم تشكيل أحادي الطبقة على السطح السفلي من البئر.
  2. الحصول على صورة microhydrogel يانوس في 24 درجة مئوية باستخدام المجهر الضوئي تستقيم مع عدسة موضوعية 5X.
  3. تعيين وحدة الحرارية تحت لوحة جيدا والتحكم في الجهد من هذه الوحدة إلى زيادة درجة حرارة محلول يحتوي على يانوس الصغيرةالهلاميات المائية إلى 32 درجة مئوية.
  4. الحصول على صورة microhydrogel يانوس في 32 درجة مئوية مرة أخرى باستخدام المجهر الضوئي تستقيم مع عدسة موضوعية 5X.
  5. كرر الخطوات من 5،2-5،4 24 مرات، مع الحرص على اختيار microhydrogel يانوس مختلفة للتحليل الإحصائي.
  6. من 25 صور مختلفة microhydrogels يانوس في 24 و 32 درجة مئوية، وقياس نصف قطر أجزاء PN-الغنية والفقيرة PN-من microhydrogels يانوس باستخدام برمجيات تحليل الصور وفقا لتعليمات الشركة الصانعة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويعرض الشكل 3A تخطيطي من الإعداد التجريبية المستخدمة لتجميع microhydrogels يانوس عبر الحمى الثلاثية. تم حقن المراحل N-الغنية والفقيرة على وجه التحديد N-في الحمى الثلاثية بأنها السوائل الأساسية 1 و 2 و ثم اندمجوا وانقسموا الى microdroplets يانوس في فتحة من السوائل غمد من الزيوت المعدنية بسبب الشعرية عدم الاستقرار رايلي. ونتيجة لذلك، تم إنشاء microdroplets يانوس تتألف من مراحل N-الغنية والفقيرة N-بنجاح كما هو مبين في الشكل 3B. وكان قطر microdroplets 190 ميكرون مع معامل الاختلاف (CV) أقل من 2٪. وقد لوحظ في التشكل الداخلي مجزأة بشكل واضح من microdroplets يانوس منذ يتم فصل مرحلتي ثابت. وتجدر الإشارة إلى أن كل مرحلة هي قابلة للامتزاج في الآخر ونشرها بين المرحلتين لا يكاد يذكر تقريبا. وبلغت نسبة حجم المراحل N-الغنية والفقيرة N-داخل microdroplet جontrolled عن طريق تغيير معدل تدفق كل حل مونومر من خلال ضخ حقنة، كما هو مبين في الشكل 3C. ثم أثار photoinitiator المضافة في حلول N-الغنية والفقيرة N-مونومر عن التعرض لضوء الأشعة فوق البنفسجية، مما يحفز على البلمرة من المراحل N-الغنية والفقيرة N-لPN-الأغنياء والفقراء PN-على التوالي.

الشكل (3)
الشكل (3): جيل من Microdroplets يانوس باستخدام الحمى الثلاثية (أ) رسم تخطيطي لمرض الحمى الثلاثية لتوليد microdroplets يانوس. (ب) صورة مجهرية ضوئية من microdroplets يانوس تتألف من مراحل N-الأغنياء وN-الفقراء. microdroplets (ج) يانوس التي تم الحصول عليها مع نسب حجم مختلفة من مراحل N-الغنية والفقيرة N-(1: 3، 1: 1، 3: 1). الرجاء انقر هنا لعرض أكبرنسخة من هذا الرقم.


الرقم 4 يصور سلوك متباين الخواص الترمس المراعية للmicrohydrogels الناجمة عن الاختلافات في تركيز مونومر NIPAAm بين أجزاء PN-الغنية والفقيرة PN-من microhydrogel يانوس. ملفقة microhydrogels يانوس مع تركيزات مختلفة crosslinker من 2 و 40 ملغ مل -1 لدراسة تأثير تركيز crosslinker على سلوك الحرارية استجابة من الهلاميات المائية الناتجة. كما هو مبين في الشكل (4)، وأدت الزيادة في تركيز crosslinker إلى انخفاض في حجم التغيير عكسها من microhydrogels فوق وتحت LCST.

الشكل (4)
الشكل (4): استجابة درجة الحرارة من Microhydrogels يانوس التغييرات في الحجم متباينة الخواص في microhydrogels يانوس ردا على.وقد يسببها اختلاف درجة الحرارة من خلال أوجه الاختلاف في NIPAAm تركيز مونومر بين أجزاء PN-الغنية وPN-الفقيرة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


ويبين الشكل 5A الرسوم التخطيطية والميكروسكوب البصرية لليانوس microdroplets / microhydrogels في استجابة للتغيرات البيئية ودرجة الحرارة: 24 ° C في النفط و 24 درجة مئوية في الماء، و 32 درجة مئوية في الماء. لتحديد الحرارية الاستجابة، قمنا بقياس نصف قطر يانوس microdroplets / microhydrogels، كما هو مبين في الشكل 5B. شريط خطأ في الشكل 5B يمثل الانحراف المعياري للدائرة نصف قطرها يقاس في 25 microhydrogels يانوس. تم تحديد نصف قطر كل جزء من microhydrogels يانوس من الصور التي تم التقاطها باستخدام برمجيات تحليل الصور. في ولاية مونومر قطرة (A1 في الشكل 5A والشكل 5B)، وكان نصف قطرها من مراحل N-الغنية والفقيرة N-متطابقة تقريبا. ولوحظ وجود اختلاف طفيف في دائرة نصف قطرها بين أجزاء PN-الغنية وPN-الفقيرة في microhydrogels يانوس بعد البلمرة (A2 في الشكل 5A) والشكل (ب) نتيجة لانخفاض NIPAAm تركيز مونومر في المرحلة N-الفقيرة مقارنة مع أنه في N-غني المرحلة. وكانت كل أجزاء PN-الغنية والفقيرة PN-من microhydrogels يانوس منتفخة بشكل كامل في الماء DI في درجة حرارة الغرفة. في مرحلة تورم، وتورم الجزء PN-الغني أكبر من الجزء PN-الفقراء؛ بالتبعية، وقد تم الحصول على الثلوج رجل على شكل microhydrogels يانوس (A3 في الشكل 5A) والشكل (ب). ومن المثير للاهتمام، وكان نصف قطر microhydrogels بعد انكماشه في 32 ° C مماثل لدائرة نصف قطرها من microdroplets ولدت في الحمى الثلاثية (A4 في الشكل 5A والشكل 5B).

الحمار = "jove_content" FO: المحافظة على together.within الصفحات = "1"> الرقم 5
الرقم 5: يانوس Microhydrogels مع متباين الخواص الحرارية الاستجابة (أ) الرسوم التخطيطية والميكروسكوب الضوئي من microdroplets يانوس / microhydrogels (الحانات هي مقياس 100 ميكرون). (ب) دائرة نصف قطرها تغيير يانوس microdroplets / microhydrogels استجابة لتغير البيئة ودرجة الحرارة: 24 ° C في النفط و 24 درجة مئوية في الماء، و 32 درجة مئوية في الماء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


ويبين الشكل 6A خصائص حل من الحلول N-الغنية والفقيرة N-مونومر. الدهون القابلة للذوبان الأصباغ (النفط يا الأحمر والأزرق النفط N) وقابل للذوبان في الماء صبغة (الأصفر والأخضر الأصباغ الغذائية) تفضل بقوة بحل إلى N-ريكح والحلول مونومر N-الفقيرة، على التوالي. وبناء على هذه الخصائص حل، تم إنشاء يانوس NIPAAm microdroplets مونومر تحتوي على fat- والأصباغ للذوبان في الماء دون عبر خلط باستخدام البروتوكول المقترح. النفط يا الأحمر وصبغة الطعام الخضراء وقد تم اختيار على التوالي كمواد أليف العضو وماء التمثيلية، كما هو مبين في الشكل 6B. بعد البلمرة للأشعة فوق البنفسجية، microhydrogels يانوس تحتوي على كل من الأصباغ وتوليفها بنجاح، كما هو موضح في الشكل 6C. وتكشف هذه النتائج أن microhydrogel يانوس يمكن أن تطبق على شركات أليف العضو / ماء مزدوجة المواد.

الشكل (6)
الشكل 6: يانوس Microhydrogels مع أليف العضو / ماء جاري تحميل القدرة (أ) خصائص حل من الحلول N-الغنية والفقيرة N-مونومر. الأصباغ Fat- وللذوبان في الماء preferr بقوةإد لتذوب في الحلول N-الغنية والفقيرة N-مونومر، على التوالي. (ب) توليد microdroplets يانوس تحتوي على الأصباغ fat- وللذوبان في الماء دون عبر الاختلاط. (ج) microhydrogels مبلمر يانوس تحتوي على الأصباغ fat- وللذوبان في الماء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وتستخدم اثنين من المواد الأساسية إمتزاج عموما لتجميع microhydrogels يانوس. حتى وقت قريب، كانت نادرا ما ذكرت microhydrogels يانوس مكونة من نفس المواد الأساسية وفعل microhydrogels يانوس ذكرت لا يكون التشكل الداخلي واضح بسبب الاضطرابات التي يسببها امتزاج المواد المكون. 35، 36 في هذا البروتوكول، ونحن لشرح طريقة لتجميع microhydrogels يانوس يتألف بالكامل من المواد الأساسية واحدة، PNIPAAm، مع بنية مجزأة بشكل واضح.

باعتباره خطوة حاسمة لتجميع microhydrogels يانوس، قدمنا ​​ظاهرة مرحلة انفصال حل مونومر NIPAAm التشبع. الحلول المرحلة N-الغنية والفقيرة N-جمعها من ظاهرة مرحلة الانفصال هي قابلة للامتزاج واضطراب بين مرحلة N-الغنية والفقيرة N-لا يكاد يذكر تقريبا. وكان هذا immiscibility من المراحل N-الغنية وN-الفقيرة في microdroplets يانوس أماهintained في الحمى الثلاثية والحفاظ على التشكل من microhydrogels يانوس حتى بعد البلمرة.

طبقنا الحمى الثلاثية بأنها وسيلة لتجميع microhydrogels يانوس لأن البروتوكول يساعد على إنتاج سطحي من microhydrogels يانوس monodisperse بمعدل 10 5 microhydrogels يانوس في الساعة. كانت ملفقة من مرض الحمى الثلاثية المصممة حديثا في هذا العمل بشكل صحيح لإنتاج microhydrogels يانوس مع الأحجام داخل النظام من مائة ميكرومتر. التصاميم المستقبلية من مرض الحمى الثلاثية قد تكون قادرة على انتاج microhydrogels يانوس من حجم أصغر.

كشفت مزيد من الدراسة للmicrohydrogels يانوس اثنين من الخصائص المتميزة التي تنشأ من تركيزات NIPAAm مختلفة في المراحل N-الغنية وN-الفقيرة. أولا، microhydrogels يانوس تتكون من تركيزات مختلفة NIPAAm عرضت متباين الخواص السلوكيات الحرارية استجابة ردا على التباين في درجات الحرارة. مونومر إلى نسبة crosslinker معروف للخيمةالتأثير ctly مستوى تورم هيدروجيل 37 كمية جزيئات NIPAAm في المرحلة N-الغنية عموما أعلى بكثير من تلك التي في مرحلة N-الفقيرة؛ وبالتالي، مونومر لcrosslinker النسبة في المرحلة-N الغني هو أكبر من ذلك في المرحلة N-ضعف عند استخدام تركيز مماثل من crosslinker لكلتا المرحلتين. ونتيجة لذلك، الجزء PN الغني للهيدروجيل يانوس يخضع لتغيير حجم أكبر مقارنة مع الجزء PN-ضعف في استجابة لتغير درجات الحرارة. ثانيا، أظهرت microhydrogels يانوس أليف العضو / محبة للماء قدرة التحميل دون عبر الاختلاط. تم حل جيد الصبغة التي تذوب في الدهون في حل مونومر N الغنية في حين أن صبغ للذوبان في الماء ويذوب جيدا في N-الفقراء حل مونومر. وتستمد المتناقضة خصائص حل من الحلول N-الغنية والفقيرة N-مونومر من الاختلافات في توافر جزيئات الماء مجانا خلفها بعد التفاعل مع جزيئات NIPAAm في كل حل مونومر. لأنه POSSesses عدد أكبر نسبيا من جزيئات الماء مجانا بقايا من حل مونومر N-غنية، ويمكن للN-الفقراء حل مونومر تذوب بسهولة الجزيئات القطبية ماء داخل صبغ للذوبان في الماء. على النقيض من ذلك، أظهرت صبغ للذوبان في الماء الفقراء الذوبان في حل مونومر-N الغنية، والتي يمكن أن تتفاعل فقط مع عدد قليل من جزيئات الماء مجانا. وبناء على ذلك، أظهرت حلول مونومر N-الغنية والفقيرة N-نتائج عكسية عند مزجه مع صبغ للذوبان في الدهون. ويمكن استخدام microhydrogels يانوس توليفها كما ماء ناقلات أليف العضو / المواد المزدوجة مع التشكل الداخلي مجزأة دون عبر الاختلاط.

تطبيقها في المستقبل

ويمكن الاستفادة من الخصائص الجديدة من microhydrogels يانوس لتطوير المجهرية الدقيقة الوظيفية وتحقيق التغليف متعددة من المخدرات. ونحن نعتقد أن البروتوكول الاصطناعية لهذه microhydrogels يانوس على أساس فصل المرحلة من NIPAAm فوق التشبع يدخل خواص المواد روايةمنصة لتر مع إمكانية تركيب متقدمة من microhydrogels يانوس متعددة الوظائف.

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

الكيمياء، العدد 108، يانوس الجسيمات، هيدروجيل، على microfluidics، بولي (
توليف بولي (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) يانوس Microhydrogels لمتباين الخواص الحرارية الاستجابة وأليف العضو / ماء جاري تحميل القدرة
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