Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Mikrofluid tør-spinning og karakterisering af folier silke Fibroin fibre

Published: September 4, 2017 doi: 10.3791/56271

Summary

En protokol til mikrofluid spinning og mikrostruktur karakterisering af folier silke fibroin monofilamenter præsenteres.

Abstract

Protokollen viser en metode til at efterligne udspinding af avlen. I den oprindelige udspinding giver ordregivende spinning kanalen silke proteiner at være kompakt og bestilt af klipning og brudforlængelse styrker. Her, blev en biomimetiske mikrofluid kanal designet til at efterligne spinning kanalen af silkworm specifikke geometri. Folier silke fibroin (RSF) spinning doteret med høj koncentration, var ekstruderet gennem microchannel til tør-spin fibre ved omgivende temperatur og tryk. I forbindelse med efterbehandlet, var som spundet fibrene trukket og gemt i ethanol vandig opløsning. Synkrotron stråling vidvinkel røntgen diffraktion (SR-WAXD) teknologi blev brugt til at undersøge mikrostruktur af enkelt RSF fibre, der var fastsat til en prøveholderen med RSF fiber akse vinkelret på microbeam af X-ray. Crystallinity, crystallite størrelse og krystallinsk orientering af fiber blev beregnet ud fra WAXD data. Diffraktion buer tæt på ækvator af to-dimensionelle WAXD mønster viser, efterbehandlet RSF fiber lidt højt orientering.

Introduction

Spider og avlen kan producere fremragende silke fibre fra vandige protein løsning ved omgivende temperatur og tryk. Klipning og ekstensionelle flow kan inducere dannelse af flydende krystal tekstur i silke kirtel1. I de seneste år har der været en stor interesse i efterligne udspinding af edderkop for at producere høj styrke kunstige fibre. Dog, store mængder af spider silke protein ikke kan fremlægges, effektivt og økonomisk af landbrug edderkopper på grund af kannibalisme. Betydelige mængder af silkeormslarver silke kan opnås nemt ved landbrug. Ellers, avlen og spider har en lignende spinning proces og aminosyre sammensætning. Derfor er silkworm silke fibroin valgt som en erstatning til spin kunstige animalske silke af mange forskere.

Spider og avlen presse protein løsning gennem deres spinning kanalen i fiber i luften. Høj stress kræfter genereret langs spinning kanalen sandsynligvis stretch silke fibroin molekyler til en mere udvidet kropsbygning2. Kunstig silke fibre har været spundet ved hjælp af konventionelle våde spinning og tør-spinning processer3,4, som ikke tager hensyn de flydende styrker genereret i spinning kanalen.

Første, mikrofluid tilgange blev brugt til at undersøge forsamlingen af silke protein5,6. Derefter, mikrofluid fabrikation af RSF blev undersøgt via modellering af klipning og ekstensionelle styrker7,8. Young's modulus og diameter på RSF fibre kan indstilles af mikrofluid våde spinning, men trukket fiber trækstyrke var mindre end 100 MPa7. Endelig, højstyrke RSF fibre blev med held udarbejdet ved hjælp af metoden mikrofluid tør-spinning, men diameter af fiber er kun 2 µm8. For nylig, mikrofluid våde spinning brugt i produktionen af højstyrke rekombinant spider silke fibre. Efter spinning tegning i luften forbedret overflade og indre fejl af kunstige fibre9.

I denne undersøgelse, er de forbedrede mikrofluid spinning proces til RSF fiber indført. Det sigter mod at efterligne udspinding af silkeormslarver silke, herunder spinning dope, klipning styrker og tør-spinning proces. Denne spinning metode ikke kun kan producere høj styrke kunstig silke fiber, men også kan justere diameter af fiber. For det første var RSF spinning dope forskydes og aflange i en biomimic kanal med en anden rækkefølge eksponentiel henfald. For det andet blev påvirkninger af relativ luftfugtighed (RH) på fiber morfologi og egenskaber undersøgt i mikrofluid tør-spinning proces10. Sammenlignet med konventionel snurrende spindedyse, vores mikrofluid systemet er stærkt biomimetiske og kan bruges til at producere høj styrke fiber fra løsninger ved omgivende temperatur af tør eller våd spinning metode.

På grund af den høje opløsning, høj lysstyrke og højenergi af synkrotron stråling microfocus X-ray, kan det bruges til at karakterisere mikrostruktur af en enkelt fiber med en diameter på flere mikrometer4,11 , 12 , 13 , 14. her, SR-WAXD teknikken blev brugt til at beregne crystallinity, crystallite størrelse og krystallinsk orientering af RSF fibre.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

forsigtighed: Rådfør dig med alle relevante leverandørbrugsanvisninger før brug. Flere af kemikalier, der anvendes ved udarbejdelsen af støbning er akut giftige. Brug venligst personlige værnemidler (sikkerhedsbriller, handsker, laboratoriekittel, fuld længde bukser og lukket tå sko).

1. mikrofluid Spinning i RSF Vandopløsning

  1. Forberedelse af RSF vandig spinning dope 4 , 15 , 16
    1. Degumming af silkeormslarver cocoon
      1. Degum Bombyx mori kokoner to gange i Na 2 CO 3 vandige opløsninger (0,5 wt % i vand) ved 100 ° C i 30 min, og derefter vaske silke med deioniseret vand for at fjerne den Sericin.
    2. Dissolving af degummed silkworm cocoon
      1. tørre degummed cocoon silke i luften; derefter opløses degummed cocoon silke i 9,0 M LiBr vandig opløsning med et forhold på 1:10 (w/v) ved 40 ° C i 2 timer. For eksempel, der tilsættes 10 mL LiBr pr. 1 gram silke ( figur 1a).
    3. Centrifuging og filtrering
      1. fortyndes RSF løsning 1,5 gange af deioniseret vand. Centrifuge og filter til at fjerne urenheder. Der centrifugeres RSF løsning i 250 mL flasker ved 4 ° C i 10 min. ved 1,234.8 x g. filtrere RSF løsning ved hjælp af en 20 µm filter og en vakuumpumpe. Dobbelt papirfilter seng er at foretrække, at overveje effekten eksperimenter.
    4. Dialyzing
      1. Dialyze RSF løsning i ionbyttet vand ved 5 ° C i 3 dage ved hjælp af en cellulose semipermeable membran (MWCO: 14.000 ± 2.000). Den samlede mængde af RSF løsning er ca 1 L, lagt i 4 dialyse poser. Sætte disse dialyse poser i spanden, som er fyldt med 10 L omvendt osmose (RO) deioniseret vand.
        Bemærk: Deioniseret vand pH-værdi skal være højere end 6, for at undgå gellation under koncentration proces. PH-værdien afioniseret vand ikke krævede justering for denne protokol.
    5. Concentrating
      1. kondensere RSF vandig opløsning til 20 wt % af tvungen luftstrøm på 5 ° C. tilføje 3 M CaCl 2 vandig opløsning i RSF løsning til 1,0 mmol/g Ca 2 + slutkoncentration; derefter koncentreres ved varmluft strømmen til 38-47 wt %.
      2. Vejer en dråbe af RSF løsning på et glas dias og derefter tørre det i 2 timer i en ovn ved 105 ° C.
        Bemærk: Den vægt procent af de resterende solid i forhold til vægten af drop før tørring er den samlede koncentration af protein og CaCl 2. RSF koncentration er afledt efter fradrag af massen af CaCl 2. Mindst fire gentagne målinger blev udført. Vores tidligere undersøgelser viste, at koncentrationen af Ca 2 + stærkt påvirket de rheologiske egenskaber og spinnability af RSF vandige opløsninger. I mellemtiden, tilsætning af Ca 2 + fik begrænset dannelsen af β-ark og sammenlægning af RSF 17. CaCl 2 betragtes i en native spinning dope, at spille en vigtig rolle under opbevaring af spinning dope for at undgå gellation før spinding. 18
  2. udarbejdelse af mikrofluid chip 8 , 19
    1. forbereder photomask
      1. designe micro-kanal i en CAD-programmet. Udskrive CAD-fil til at producere en høj opløsning gennemsigtighed 19.
    2. Forbereder støber
      1. rengøring glas dias
        1. i en kemisk hætte, kog glas dias i den blandede opløsning af koncentreret svovlsyre og 30 vol % hydrogenperoxidopløsning (10:1) til 20 min på en varmeplade.
          Forsigtig: svovlsyre og hydrogenperoxid dampe er ekstremt giftigt.
      2. Vaske glas dias
        1. vaske glas dias ved hjælp af deioniseret vand, og blæse tør med høj renhed nitrogen.
      3. Belægning film
        1. frakke SU-8 photoresist på glas dias af en specialbygget belægning enhed med et hul på 100 µm mellem bunden overfladen af belægning bar og den øvre overflade af glas.
      4. Spin coating
        1. spredt photoresist på glas dias til at danne en ensartet film ved hjælp af en spin coater 40.3 x g for 30 s. Tykkelsen af ensartet filmen er omkring 85 µm.
      5. Størkning
        1. størkne photoresist i ovn med temperatur kontrol program. Hæve temperaturen fra stuetemperatur til 65 ° C ved 2 ° C/min. og hold på 65 ° C i 2 min. Fortsæt at varme fra 65 ° C til 95° C og hold ved 95 ° C i 15 min. Turn off ovn og køle naturligt til værelse temperaturen i ovnen.
      6. Ultraviolet lys eksponering
        1. afsløre siden af glasset glider med photoresist for ultraviolet lys for 12 s ved hjælp af gennemsigtighed som en photomask af fotolitografi 19.
          Bemærk: Wavenumber af det ultraviolette lys er 365 nm og eksponering energi er 273.6 mJ/cm 2.
          Forsigtig: Tage ordentlig sikkerhedsforanstaltning mens du arbejder med UV-lys og ovnen.
      7. Størkne i photoresist som beskrevet i trin 1.2.2.5.
      8. u
        1. rene photoresist ultralyd i developer løsning for 30 s. vask glas dias af isopropanol og udvikler, vekslende mellem to, indtil der er ingen nedbør på glas dias.
      9. Størkne photoresist i ovn med temperatur kontrol program. Hæve temperaturen fra stuetemperatur til 170 ° C ved 2 ° C/min. og holde ved 170 ° C i 30 min. Turn off ovn og køle naturligt til stuetemperatur i ovnen.
    3. Blødt litografi
      1. Pour 8.8 g flydende Polydimethylsiloxan (PDMS) før polymer over mug og helbredelse i 30 min. ved 65 ° C, og 15 min. ved 80 ° C. flydende PDMS pre polymer består af PDMS og hærder (typisk på 10:1 (w/w)).
    4. Stansning
      1. Punch et hul gennem PDMS replika i begyndelsen af kanalen ved at bore. Diameteren på boret er 1,2 mm.
    5. Forsegling
      1. forsegle PDMS replika med kanal til en flad PDMS lag uden mønster af en ilt plasma behandling på overflader af de to lag, PDMS.
        Bemærk: Den samlede forberedelsesprocessen chip tager omkring 72 h.
  3. Fabrikation af RSF fiber
    1. injektion af spinning dope
      1. indsprøjtes RSF spinning dope i microchannel 2 µL/min. ved et sprøjten pumpe.
    2. Miljø forordning
      1. justere relative luftfugtigheden til 40 ± 5 RH % eller 50 ± 5 RH % ved hjælp af en luftfugter. På 40 ± 5 RH %, som-spundet fiber størknede hurtigere end 50 ± 5 RH %.
    3. Produktion af RSF fiber
      1. Touch RSF drop af en pinpoint ved udgangen af mikrofluid kanalen, tegne RSF fiber i luften og derefter rulle det op på en rulle igennem en 10 cm luft hul med en hastighed på 3 cm/s ( figur 1b ).
    4. Gemme RSF fibre i en forseglet ekssikkator til 24 h.
    5. Fiber efterbehandling
      1. tegne den som spundet fibre 4 gange på 0,9 mm s -1 i 80 vol % ethanol opløsning af en specialbygget maskine, og derefter holde den udtrukne fiber fast og fordybe fibre i løsning for 1 h. På grund af denne behandling, længden af fiber blev ændret fra oprindeligt 15 mm til 60 mm.
    6. Prøven at forberede karakterisering
      1. lave efterbehandlet fibrene på et papir ramme med en 10-mm vidde længde. Mindst 20 fibre er behovet for måling, herunder i traekproevningen, SEM, FTIR og WAXS. Diameteren af post trukket fibre spænder fra 5 til 10 µm. figur 1 viser skematisk fiber produktions-og WAXD karakterisering. De mekaniske egenskaber af RSF fibre blev undersøgt af en materiel testsystem (25 ± 2) ° C og (45 ± 5) % relativ luftfugtighed. Udvidelsen Vurder og måle længde var 2 mm/min. og 1 cm, hhv.

2. Synkrotron stråling karakterisering af krystallinsk struktur af RSF Fiber

  1. synkrotron stråling karakterisering 4 , 13 , 17
    1. justering af beamline
      1. justere bølgelængde x-stråler og spot størrelse til 0.07746 nm og 3 x 2 µm 2, hhv.
        Bemærk: Protokollen udføres ved hjælp af BL15U1 beamline på Shanghai synkrotron stråling facilitet.
    2. Placering af X-ray spot
      1. finde placeringen af X-ray spot.
        Bemærk: Placeringen af X-ray stedet reguleres af laborant på synkrotron stråling facilitet.
    3. Test af standardprøven: Cerium kuldioxid (CeO 2)
      1. teste en standardprøve CeO 2 pulver. CeO 2 pulver var kendetegnet for at beregne cirklens centrum og afstanden fra prøven til detektoren.
    4. Prøve forberedelse
      1. Fix RSF filamenter parallelt med hinanden på papir ramme med en 10 mm sporvidde længde. Lim papiret rammen på den teste fase.
        Bemærk: Hold fiber vandrette.
    5. SR-WAXD test
      1. åbne lukkeren
        1. lukke døren til beamline station efter sikrer, at der ikke er personer i rummet. Åbn lukkeren af X-ray stråle kilde.
      2. Fokusering
        1. flytte fiber lidt indtil i fokus. Justere placeringen af fiber langs x, y, z retning fjernt via en software ( figur 1 c).
      3. Prøve eksponering
        1. flytte fiber op og ned fjernt via en software, indtil det er på X-ray stedet. Tryk på startknappen på software at udsætte fiber til X-ray beamline for 20 s ( figur 1 c).
      4. Baggrund diffraktion
        1. Test diffraktion af luft baggrunden med eksponeringstiden af 20 s. flytte fiber fra X-ray stedet fjernt via en software. Tryk på den " start " knappen på software at udsætte X-ray beamline til " air medium " for 20 s.
  2. SR-WAXD databehandling 13
    1. Software kalibrering
      1. behandle WAXD data ved hjælp af FIT2D (V12.077). Kalibrere cirklens centrum og afstanden mellem prøve-til-detektoren ved hjælp af diffraktion data CeO 2 pulver.
    2. 2-D diffraktionsmønster
      1. trække luft baggrund fra fiber diffraktionsmønster ved hjælp af FIT2D (V12.077).
    3. Crystallinity og crystallite størrelse
      1. integrere diffraktion intensitet som en funktion af spredning vinkel 2θ. Udføre deconvolution intensitet integration af automatiserede peak adskillelse software (Version 4.12) 12. Graden af crystallinity, x c, blev anslået fra relationen:
        Equation
        , hvor jeg c er summen af de integrerede intensiteter af krystallinsk toppene og jeg en er integreret intensiteten af amorf halo 4 , 11. Integration af WAXD mønstre viste Topbredden [200], [020], [002] refleksioner. FWHM af disse toppe blev brugt til at bestemme crystallite størrelse langs den a, b og c-akser ved hjælp af Scherrer ' s formel 4.
    4. Bestemmelse af retningslinjerne, der crystallite
      1. beregner crystallite retningslinjer og amorfe azimutale integrationer af (020) og (210) toppe 11. Kan den krystallinske orientering kvantitativt beregnes Herman ' s orientering. Her, både (020) og (210) toppe var udstyret med to Gaussisk funktioner. Den smallere er for krystallinsk orientering og den andre bredere, er for den orienteret amorft materiale 13. Her, crystallite retningslinjerne for RSF fibre blev sammenlignet ved hjælp af den fulde bredde på halv maksimum (FWHM) af azimutale integrationer (002) toppe.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Høj styrke RSF fibre blev med succes produceret ved hjælp af mikrofluid spinning metode. Stress-strain kurver og SEM billeder af strakte RSF fibre C44R40 er vist i figur 2. Mindst 10 fibre blev målt i den traekproevningen. Stress-strain kurver blev udvalgt efter den gennemsnitlige værdi af breaking stress og belastning af fibre. WAXD data af fibre er vist i figur 3. Crystallinity og krystallinske orientering blev beregnet efter WAXD dataene. For eksempel betegnelse bruger vi C og R for at præsentere koncentrationen af RSF i spinning dope og relative luftfugtigheden, henholdsvis. For eksempel, fibrene spundet fra 44 wt % RSF spinning dope på 40 ± 5% RH blev udpeget som C44R40, der var post trukket på en uafgjort ratio af 4. Andre fibre blev omdøbt som C44R50, C47R40 og C47R50 ifølge den samme beskrivelse.

Figure 1
Figur 1: Skematisk af fiber produktion og struktur karakterisering. (en) forberedelse af RSF løsning, (b) mikrofluid spinning proces af RSF fibre, (c) synkrotron stråling eksperimentel opsætning af RSF enkelt fiber. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Stress-strain kurver af efterbehandlet RSF fibre. Indsæt viser SEM billede af C44R40. Skalalinjen = 10 µm. Dette tal er blevet ændret fra10. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: SR-WAXD data af efterbehandlet RSF fibre. (A) to-dimensionelle WAXD mønstre af efterbehandlet RSF enkelt fibre: (et) C44R40, (b) C44R50, (c) C47R40, (d) C47R50, og (B) degummed B. mori silke; (C) en dimensional WAXD data af post behandlet RSF fibre og degummed B. mori silke, som blev udført på peak deconvolution i (D). Dette tal er blevet ændret fra reference10. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Under dialyse af RSF løsning er pH-værdi afgørende for følgende koncentration proces. Hvis pH-værdien afioniseret vand er mindre end 6, vil RSF løsning være lettere at gel under koncentration proces. For at undgå gellation, føjes CaCl2 til RSF løsning. Koncentrationen af CaCl2 er 1 mmol pr. vægt af RSF.

Vores tidligere arbejde påvist muligheden for mikrofluid tør-spinning af en RSF vandig opløsning8. Geometrien af mikrofluid kanalen var en forenklet ettrins eksponentiel funktion. For spider, og avlen var spinning dopes draw ned gennem en to-trins eksponentiel regression spinning duct før fiber dannelse1,20. Her, var geometri af mikrofluid kanalen designet ved at efterligne den anden ordre eksponentielle henfald funktion af silkeormslarver spinning kanal1. Bredde af microfluidic kanalen falder fra en indledende bredde på 2,065 µm til terminal bredden af 265 µm, og længden af brudforlængelse kanal er 21,5 mm. I den foregående artikel var diameteren af den tegnede RSF fiber 2 µm. Et bundt af RSF tråde måtte således bruges til mekaniske test og struktur karakterisering8.

Forsøget viser, at RSF koncentration og relativ luftfugtighed påvirke diameter og mikrostruktur af RSF fibre i den tørre udspinding. RSF fiber spundet på 40% RH viser en større diameter og mere krystallinske strukturer end fiber spundet på 50% RH. Fiber spundet på 50% RH har imidlertid en højere krystallinsk orientering end der spundet på 40% RH. Resultaterne kan være relateret til fordampning satser for vand på forskellige humidities. En højere fordampning af vand ved 40% RH forbedrer de intramolekylære vekselvirkninger og letter hurtig fase overgangen af silke fibroin fra sol-gel til solid silke fibre. En lavere fordampning sats af vand ved 50% RH fører til et højere indhold af restkoncentrationer vand i den størknede fiber. Som en lille Molekylær smøremiddel, vandet letter silke fibroin orientering og gør den delvist størknet fiber til at være strakt til finere fibre. Denne proces hjælper os med at forstå, hvordan vandet påvirker dannelsen af silke fibre under indfødte udspinding.

De mekaniske egenskaber af efterbehandlet RSF fibre er bedre end dem af degummed silke4. Efter efterbehandling, blev crystallinities af fibre drastisk forøget. FWHM af efterbehandlet RSF fiber er mindre end som spundet fiber. Det angiver, at efter behandling forbedrer orientering af crystallites langs fiber aksen. Imidlertid begrænser kompleksiteten i efterbehandling processen masseproduktion af RSF fibre med høj styrke.

Sammenlignet med en konventionel spindedyse, er mikrofluid kanalen velegnet til at efterligne en naturlig silke kirtel geometri. I mellemtiden, mikrofluid spinning blev brugt til at producere rekombinant spider silke med udestående mekaniske egenskaber9. Klipning og elongational afsnit blev integreret i mikrofluid spinning chip til at fremkalde forsamling og orientering af proteinmolekyler og fibriller. Derfor, mikrofluid spinning er lovende i produktion af højt ydende dyr silke, samt andre syntetiske fibre fra løsning. Dog mikrofluid spinning metode kan kun producere enkelt filamenter og det har råd til ikke høj produktion af kunstige fibre.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde er sponsoreret af National Natural Science Foundation of China (21674018), den nationale nøgle-forskning og udvikling Program i Kina (2016YFA0201702 /2016YFA0201700) og "Shuguang programmet" understøttes af Shanghai uddannelse udvikling Foundation og Shanghai Municipal uddannelse Kommissionen (15SG30), DHU skelnes unge Professor Program (A201302), de grundlæggende forskningsmidler til Central universiteter og 111-projektet (No.111-2-04).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
B. mori Cocoons Farmer in Tongxiang, Zhejiang Province, China
Sodium carbonate, anhydrous, 99.8% Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China Analytically Pure
Lithium bromide, 99.1% Shanghai China Lithium Industrial Co., Ltd., China Analytically Pure
Calcium chloride, anhydrous, 96.0% Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China Analytically Pure
Ethanol, anhydrous, 99.7% Sinopharm Group Chemical Reagent Co.,Ltd., China 10009218 Analytically Pure
SU-8 photoresist MicroChem Corp., USA
Developing solution MicroChem Corp., USA
Sylgard 184 Dow Corning, USA
Isopropanol Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China Analytically Pure
Concentrated sulfuric acid Pinghu Chemical Reagent Factory, China Analytically Pure
30 vol% hydrogen peroxide Shanghai Jinlu Chemical reagent Co., Ltd., China Analytically Pure
Acetone Shanghai Zhengxing Chemical Reagent Factory, China Analytically Pure
Oxygen plasma treatment DT-01, Suzhou Omega Machinery Electronic Technology Co., Ltd., China
Syringe pump  KD Scientific, USA KDS 200P
Humidifier SEN electric
Driller Hangzhou Bo Yang Machinery Co., Ltd., China bench drilling machine Z406c
Material testing system Instron, USA Model: 5565
PeakFit Systat Software, Inc., USA Version 4.12

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Asakura, T., et al. Some observations on the structure and function of the spinning apparatus in the silkworm Bombyx mori. Biomacromolecules. 8 (1), 175-181 (2007).
  2. Vollrath, F., Knight, D. P. Liquid crystalline spinning of spider silk. Nature. 410 (6828), 541-548 (2001).
  3. Zhou, G. Q., Shao, Z. Z., Knight, D. P., Yan, J. P., Chen, X. Silk Fibers Extruded Artificially from Aqueous Solutions of Regenerated Bombyx mori Silk Fibroin are Tougher than their Natural Counterparts. Adv Mater. 21 (3), 366-370 (2009).
  4. Sun, M. J., Zhang, Y. P., Zhao, Y. M., Shao, H. L., Hu, X. C. The structure-property relationships of artificial silk fabricated by dry-spinning process. J Mater Chem. 22 (35), 18372-18379 (2012).
  5. Martel, A., et al. Silk Fiber Assembly Studied by Synchrotron Radiation SAXS/WAXS and Raman Spectroscopy. J Am Chem Soc. 130 (50), 17070-17074 (2008).
  6. Rammensee, S., Slotta, U., Scheibel, T., Bausch, A. R. Assembly mechanism of recombinant spider silk proteins. P Natl Acad Sci USA. 105 (18), 6590-6595 (2008).
  7. Kinahan, M. E., et al. Tunable silk: using microfluidics to fabricate silk fibers with controllable properties. Biomacromolecules. 12 (5), 1504-1511 (2011).
  8. Luo, J., et al. Tough silk fibers prepared in air using a biomimetic microfluidic chip. Int J Biol Macromol. 66, 319-324 (2014).
  9. Peng, Q. F., et al. Recombinant spider silk from aqueous solutions via a bio-inspired microfluidic chip. Sci Rep. 6, (2016).
  10. Peng, Q. F., Shao, H. L., Hu, X. C., Zhang, Y. P. Role of humidity on the structures and properties of regenerated silk fibers. Prog Nat Sci-Matter. 25 (5), 430-436 (2015).
  11. Sampath, S., et al. X-ray diffraction study of nanocrystalline and amorphous structure within major and minor ampullate dragline spider silks. Soft Matter. 8 (25), 6713-6722 (2012).
  12. Martel, A., Burghammer, M., Davies, R. J., Riekel, C. Thermal Behavior of Bombyx mori silk: Evolution of crystalline parameters, molecular structure, and mechanical properties. Biomacromolecules. 8 (11), 3548-3556 (2007).
  13. Pan, H., et al. Nanoconfined crystallites toughen artificial silk. J Matter Chem B. 2 (10), 1408-1414 (2014).
  14. Zhang, C., et al. Microstructural evolution of regenerated silk fibroin/graphene oxide hybrid fibers under tensile deformation. Rsc Adv. 7 (6), 3108-3116 (2017).
  15. Wei, W., et al. Bio-inspired capillary dry spinning of regenerated silk fibroin aqueous solution. Mat Sci Eng C-Mater. 31 (7), 1602-1608 (2011).
  16. Jin, Y., Zhang, Y. P., Hang, Y. C., Shao, H. L., Hu, X. C. A simple process for dry spinning of regenerated silk fibroin aqueous solution. J Mater Res. 28 (20), 2897-2902 (2013).
  17. Jin, Y., Hang, Y. C., Zhang, Y. P., Shao, H. L., Hu, X. C. Role of Ca2+ on structures and properties of regenerated silk fibroin aqueous solutions and fibres. Mater Res Innov. 18, 113-116 (2014).
  18. Koh, L. D., et al. Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials. Prog Polym Sci. 46, 86-110 (2015).
  19. McDonald, J. C., Whitesides, G. M. Poly(dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic devices. Accounts Chem Res. 35 (7), 491-499 (2002).
  20. Knight, D. P., Vollrath, F. Liquid crystals and flow elongation in a spider's silk production line. P Roy Soc B-Biol Sci. 266 (1418), 519-523 (1999).

Tags

Kemi sag 127 tør-spinning biomimetiske regenereret silke fibroin fiber mikrofluid struktur synkrotron stråling
Mikrofluid tør-spinning og karakterisering af folier silke Fibroin fibre
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Peng, Q., Shao, H., Hu, X., Zhang,More

Peng, Q., Shao, H., Hu, X., Zhang, Y. Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers. J. Vis. Exp. (127), e56271, doi:10.3791/56271 (2017).

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