Summary
Bir protokol mikrosıvısal iplik ve rejenere ipek fibroin Monofilament Mikroyapı karakterizasyonu için sunulmaktadır.
Abstract
Protokol ipekböceği iplik süreci taklit için bir yöntem gösterir. Yerel eğirme işleminde kompakt ve kesme ve uzama Kuvvetleri tarafından sipariş edilen ipek proteinleri sözleşme iplik kanal sağlar. Burada, biomimetic mikrosıvısal kanal silkworm iplik kanalının özel geometri taklit etmek için tasarlanmıştır. Rejenere ipek fibroin (RSF) iplik yüksek konsantrasyon ile katkılı kalıptan çekilmiş aracılığıyla microchannel kuru-spin lifleri ortam sıcaklığı ve basınç için. Sonrası tedavi sürecinde olarak bükülmüş elyaf çizilmiş ve etanol sulu çözüm içinde depolanır. Sinkrotron radyasyon geniş açı x-ışını kırınım (SR-WAXD) teknoloji bir örnek sahibine RSF fiber ekseni x-ışını microbeam için normal ile tespit edildi tek RSF lifleri Mikroyapı araştırmak için kullanıldı. Crystallinity, crystallite boyutunu ve kristal lif yönünü WAXD verilerden hesaplanmıştır. İki boyutlu WAXD desen Ekvator yakınında kırınım kemerler sonrası tedavi RSF lif yüksek oryantasyon derecesi vardır gösterir.
Introduction
Örümcek ve ipekböceği ortam sıcaklığı ve basınç sulu protein çözümden üstün ipek lif üretebilir. Kesme ve extensional akışı ipek bezi1sıvı kristal doku oluşumu tetikleyebilir. Son yıllarda, yüksek mukavemetli yapay elyaf üretimi için örümcek iplik süreci taklit eden büyük bir ilgi olmuştur. Ancak, spider ipek proteini bol miktarda verimli ve ekonomik olarak örümcekler yamyamlık nedeniyle tarım tarafından üretilen olamaz. İpekböceği ipek önemli miktarda tarım tarafından kolayca elde edilebilir. Aksi takdirde, ipekböceği ve örümcek benzer eğirme işlemi ve amino asit kompozisyonu var. Bu nedenle, ipekböceği ipek fibroin pek çok araştırmacı tarafından yapay hayvan ipek döndürmek için bir yedek olarak seçilir.
Örümcek ve ipekböceği hava lif içine protein solution'ı kendi iplik kanalı yükselt. Büyük olasılıkla iplik kanalı oluşturulan yüksek stres Kuvvetleri ipek fibroin molekülleri daha genişletilmiş bir uyum2germek. Yapay ipek lifleri geleneksel ıslak eğirme hangi içine almak değil kuru-iplik işlemleri3,kullanarak ve4, bükülmüş iplik kanalı üretilen sıvı Kuvvetleri hesap.
İlk olarak, mikrosıvısal yaklaşımlar İpek protein5,6Meclisi araştırmak için kullanılmıştır. O zaman, RSF imalatı mikrosıvısal kesme ve extensional Kuvvetleri7,8modelleme ile incelenmiştir. Young'ın modülü ve çapı RSF liflerinin mikrosıvısal ıslak eğirme tarafından ayarlanan ama çizilmiş lif mukavemeti az 100 MPa7oldu. Son olarak, yüksek mukavemetli RSF lifleri başarıyla mikrosıvısal kuru-eğirme yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır ama lif çapı sadece 2 µm8' dir. Son zamanlarda, mikrosıvısal ıslak eğirme şekilde yüksek mukavemetli rekombinant spider ipek elyaf üretiminde kullanıldı. Sonrası iplik havada çizim yapay lif9yüzey ve iç kusurlarý geliştirilmiş.
Bu çalışmada, işlem için RSF lif iplik geliştirilmiş mikrosıvısal giriliyor. Bu kuvvetler ve kuru-eğirme işlemi yamultma iplik uyuşturucu da dahil olmak üzere ipekböceği İpek iplik süreci taklit amaçlamaktadır. Bu iplik yöntem sadece yüksek mukavemetli yapay ipek lif üretebilir ama lif çapı da ayarlayabilirsiniz. İlk olarak, uyuşturucu iplik RSF sheared ve ikinci bir sipariş üstel çürüme ile biomimic kanaldaki uzamış. İkinci olarak, bağıl nem (RH) lif morfolojisi ve özellikleri üzerine etkileri içinde mikrosıvısal kuru-eğirme işlemi10incelenmiştir. Geleneksel iplik spinneret göre bizim mikrosıvısal sistemi son derece biomimetic ve kuru tarafından yüksek mukavemetli fiber ortam sıcaklığında çözümler üretmek ya da yöntem iplik ıslak için kullanılabilir.
Yüksek çözünürlüklü, yüksek-parlaklık ve sinkrotron radyasyon microfocus x-ışını, yüksek enerjili nedeniyle, bu tek bir lif Mikroyapı birkaç mikrometre4,11 çapı ile karakterize etmek için kullanılabilir , 12 , 13 , 14. burada, SR-WAXD tekniği crystallinity, crystallite boyutu ve RSF lifleri kristal yönünü hesaplamak için kullanıldı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
dikkat: tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formları kullanmadan önce lütfen danışın. Birden fazla kalıplama hazırlanmasında kullanılan kimyasalların akut zehirlidir. Lütfen kişisel koruyucu ekipman (koruyucu gözlük, eldiven, önlük, tam uzunlukta pantolon ve kapalı-toe ayakkabı) kullanın.
1. mikrosıvısal iplik, RSF sulu çözüm
- RSF hazırlık uyuşturucu iplik sulu 4 , 15 , 16
- Degumming ipekböceği koza
- Na 2 CO 3 sulu çözümler (su wt % 0.5) içinde iki kez Bombiks mori koza Degum 30 dk için 100 ° C'de ve sonra ipek kaldırmak için deiyonize su ile yıkayın sericin.
- Degummed ipekböceği koza Dissolving
- havada degummed koza ipek kuru; 9.0 M LIBR sulu çözüm 1:10 (w/v) 40 ° C'de 2 h oranında degummed koza ipek geçiyoruz. Örneğin, 10 mL LIBR başına 1 gram ipek ( Şekil 1a) ekleyin.
- Centrifuging ve filtreleme
- RSF çözüm deiyonize su ile 1,5 katı oranında seyreltin. Santrifüj ve kirleri çıkarmak için filtre. 1,234.8 x g., 10 dk santrifüj 250 ml'lik şişe 4 ° C'de RSF çözümde RSF çözüm 20 µm filtre ve bir vakum pompası kullanarak filtre. Çift Kişilik Yatak filtre kağıdı deneme etkisi göz önünde bulundurarak tercih.
- Dialyzing
- 5 ° C'de deiyonize su RSF çözümde 3 gün için selüloz semipermeable membran kullanarak Diyaliz (MWCO: 14.000 ± 2000). Toplam RSF çözüm yaklaşık 1 L 4 diyaliz torbalarda yüklü, birimdir. Bu diyaliz çantaları kovaya koyun, hangi 10 L Ters Ozmos (RO) ile doldurulur deiyonize su.
Not: Deiyonize su pH değeri 6 toplama işlemi sırasında jelleşme önlemek için daha yüksek olmalıdır. Deiyonize su pH ayarlama bu iletişim kuralı için gerek yoktu.
- 5 ° C'de deiyonize su RSF çözümde 3 gün için selüloz semipermeable membran kullanarak Diyaliz (MWCO: 14.000 ± 2000). Toplam RSF çözüm yaklaşık 1 L 4 diyaliz torbalarda yüklü, birimdir. Bu diyaliz çantaları kovaya koyun, hangi 10 L Ters Ozmos (RO) ile doldurulur deiyonize su.
- Concentrating
- RSF sulu çözüm 20 wt % 5 ° C. Ekle 3 M CaCl 2 sulu çözüm, zorla hava akımı tarafından 1.0 mmol/g Ca 2 + son konsantrasyonu; RSF çözüm içine yoğunlaşmak o zaman konsantre tarafından Cebri hava akışı için wt % 38-47.
- Bir cam slayt üzerinde bir damla RSF çözüm tartmak ve sonra bir fırın 105, 2 h için Kuru ° C.
Not: kurutma olmadan toplam konsantrasyonu protein ve CaCl 2 damla ağırlık için kalan ağırlığı yüzde katı. RSF konsantrasyon CaCl 2 kitle kesinti sonra elde edilir. En az dört ölçümleri gerçekleştirilmiştir tekrarladı. Bizim önceki çalışmalar konsantrasyonu Ca 2 + büyük ölçüde etkilenen rheological özellikleri ve RSF sulu çözümler spinnability gösterdi. Bu arada, ek Ca 2 + β-yapraklık sınırlı oluşumu ve toplama RSF 17 istenir. Bir yerel iplik uyuşturucu CaCl 2 iplik önce jelleşme önlemek için uyuşturucu iplik Muhafazası sırasında önemli bir rol oynamak için kabul edilir. 18
- Degumming ipekböceği koza
- mikrosıvısal çip hazırlanması 8 , 19
- photomask hazırlanması
- mikro kanalda tasarım bir CAD programı. Bir yüksek çözünürlüklü şeffaflık 19 üretmek için CAD dosyasını yazdırmak.
- Kalıp hazırlama
- cam slayt temizlik
- bir kimyasal başlık, sıcak bir tabak karışık çözüm konsantre sülfirik asit ve 30 vol % hidrojen peroksit çözüm (10:1) 20 dk için cam slaytta kaynatın.
Dikkat: sülfürik asit ve hidrojen peroksit buharlar son derece zehirlidir.
- bir kimyasal başlık, sıcak bir tabak karışık çözüm konsantre sülfirik asit ve 30 vol % hidrojen peroksit çözüm (10:1) 20 dk için cam slaytta kaynatın.
- Cam slayt yıkama
- deiyonize su kullanarak cam slayt yıkama ve yüksek saflıkta azot ile kuru darbe.
- Kaplama film
- SU-8 fotorezist alt yüzey kaplama çubuğunun ve cam üst yüzeyi arasında bir boşluk 100 µm ile özel olarak oluşturulmuş kaplama aygıt tarafından cam slayt üzerinde kat.
- Spin kaplama
- bir spin coater istimal 40,3 x g 30 için Tekdüzen bir film oluşturmak için cam slayt üzerinde fotorezist yaymak s. Tek tip film kalınlığı yaklaşık 85 µm olduğunu.
- Katılaşma
- program kontrol bir sıcaklık ile bir fırın fotorezist kuvvetlendirmek. Oda sıcaklığından 2 ° C/dk 65 ° c sıcaklık yükseltmek ve 2 dk. devam için 65 ° C'de ısı 65 ° c ila 95 ° C dur ve 95 ° c 15 dk. dönüş fırın ve serin kapalı için doğal olarak oda için basılı tutun fırın sıcaklığında.
- Ultraviyole ışık pozlama
- cam tarafında 12 için ultraviyole ışık ile fotorezist slayt maruz s şeffaflık bir photomask fotolitografi 19 tarafından kullanarak bağlantı.
Not: Ultraviyole ışık wavenumber 365 olduğunu nm ve pozlama enerji is 273.6 mJ/cm 2.
Dikkat: UV ışığı ve fırın ile çalışırken uygun güvenlik önlemi alın.
- cam tarafında 12 için ultraviyole ışık ile fotorezist slayt maruz s şeffaflık bir photomask fotolitografi 19 tarafından kullanarak bağlantı.
- 1.2.2.5 adımda anlatıldığı gibi fotorezist kuvvetlendirmek.
- Gelişmekte olan
- fotorezist 30 s. yıkama isopropanol ve geliştirici, cam slayt üzerinde hiçbir yağış olana iki arasında geçiş yapma cam kaymak için geliştirici çözümde ultrasonik temizlik.
- Bir fırın fotorezist programı kontrol bir sıcaklık ile kuvvetlendirmek. Sıcaklık 170 ° c 2 ° C/dk Oda sıcaklığından yüceltmek ve 170 ° c 30 dk. dönüş fırın ve serin kapalı için doğal olarak için oda sıcaklığında fırında basılı tutun.
- cam slayt temizlik
- Yumuşak litografi
- kalıp ve 65 ° C'de 30 dk için tedavi 8,8 g sıvı polydimethylsiloxane (PDMS) ön polimer dökün ve 15 dk 80 ° C. sıvı PDMS ön polimer az oluşur PDMS ve kür aracı (genellikle 10:1 (w/w)).
- Kum
- bir delik Matkap tarafından kanal başında PDMS yineleme aracılığıyla. Matkap çapı olan 1,2 mm.
- Sızdırmazlık
- PDMS yineleme deseni olmadan düz bir PDMS katman kanala ile bir oksijen plazma tedavisi iki PDMS katmanları tarafından yüzeylerde mühür.
Not: Çip Hazırlık işlemi yaklaşık 72 h. alır
- PDMS yineleme deseni olmadan düz bir PDMS katman kanala ile bir oksijen plazma tedavisi iki PDMS katmanları tarafından yüzeylerde mühür.
- photomask hazırlanması
- İmalat RSF fiber
- enjeksiyon uyuşturucu iplik,
- bir şırınga pompa tarafından uyuşturucu 2 µL/dk microchannel içine iplik RSF enjekte.
- Çevre düzenleme
- 40 ± 5 bağıl nem ayarlamak RH % veya 50 ± 5 RH % bir nemlendirici kullanarak. 40 ± 5 RH %, olarak-bükülmüş elyaf 5 RH % 50 ± daha hızlı bir şekilde katılaşmış.
- Üretim RSF fiber
- tarafından bir belirlemekte mikrosıvısal kanal çıkış, RSF damla Touch, RSF fiber havaya çizmek ve sonra reel bu bir rulo 10 cm hava Aralık 3 cm/s ( 1b rakam hızı ile üzerine ).
- 24 h için mühürlü bir desiccator RSF lifler depolamak
- Fiber tedavi sonrası
- olarak bükülmüş elyaf 0.9 mm s -1 80 vol % ethano içinde vasıl 4 kez çizmekl çözüm bir ölçüye göre makine ve sonra devam çizilmiş fiber sabit ve 1 h için çözüm lifler bırakın. Bu tedavi nedeniyle lif uzunluğu 60 mm için başlangıçta 15 mm'den değiştirildi.
- Karakterizasyonu için örnek hazırlanması
- sonrası tedavi lifler kağıt karede bir 10 mm Ölçüm uzunluğu ile düzeltmek. En az 20 elyaf çekme testi, SEM, FTIR ve WAXLAR dahil ölçüm için ihtiyaç vardır. 5 ile 10 µm. şekil 1 sonrası çizilmiş lifleri arasındadır çapları WAXD karakterizasyonu ve elyaf üretim şeması gösterir. RSF lifleri mekanik özelliklerini bir malzeme test sistemi (25 ± 2) ° C ve (45 ± 5) % bağıl nem tarafından incelenmiş. Uzantının oranı ve 2 mm/dak ve 1 cm vardı sırasıyla Uzunluk göstergesi.
- enjeksiyon uyuşturucu iplik,
2. Sinkrotron radyasyon karakterizasyonu, kristal yapısı, RSF Fiber
- sinkrotron radyasyon karakterizasyonu 4 , 13 , 17
- beamline
- düzeltilmesi sırasıyla dalga boyu x-ışınları ve 0.07746 nm ve 3 x 2 µm 2, nokta boyutu ayarlayın.
Not: Protokol BL15U1 beamline Shanghai sinkrotron radyasyon tesisi kullanılarak yapılır.
- düzeltilmesi sırasıyla dalga boyu x-ışınları ve 0.07746 nm ve 3 x 2 µm 2, nokta boyutu ayarlayın.
- X-ışını noktanın konumunu
- x-ışını noktanın konumunu bulmak.
Not: X-ışını noktanın konumunu sinkrotron radyasyon tesisi de laboratuvar teknisyeni tarafından ayarlanır.
- x-ışını noktanın konumunu bulmak.
- Test standart örnek: Seryum dioksit (CeO 2)
- bir standart örnek CEO'su 2 toz Test. CeO 2 toz dairenin merkezinin ve Dedektör örnek mesafe hesaplamak için karakterize edildi.
- Örnek hazırlık
- RSF filamentler kağıt çerçevesinde birbirleri ile paralel bir 10 mm Ölçüm uzunluğu ile düzeltmek. Sahne Alanı'nda test kağıt çerçeve tutkal.
Not: lif yatay tutmak.
- RSF filamentler kağıt çerçevesinde birbirleri ile paralel bir 10 mm Ölçüm uzunluğu ile düzeltmek. Sahne Alanı'nda test kağıt çerçeve tutkal.
- SR-WAXD test
- çekim açık
- odaya hiçbir kişi olduğunu kontrol ettikten sonra beamline istasyonu kapıyı kapat. Röntgen ışını kaynağı çekim açın.
- Odaklama
- lif biraz odak kadar hareket ettirin. Fiber x, y, z yönünde bir yazılım ( şekil 1 c) üzerinden uzaktan boyunca konumunu ayarlamak.
- Örnek pozlama
- kadar x-ışını yerinde ne kadar lif yukarı ve aşağı uzaktan bir yazılımı üzerinden hareket. Fiber 20 x-ışını beamline için ortaya çıkarmak üzere yazılımı Başlat düğmesine basın s ( şekil 1 c).
- Arka plan kırınım
- hava arka plan kırınım 20 s. taşıma fiber x-ışını yer uzak bir yazılım üzerinden uzaktan çekim hızı ile Test. Basın " başlangıç " x-ışını beamline ortaya çıkarmak için belgili tanımlık bilgisayar yazılımı üstünde düğme " hava orta " 20 s.
- çekim açık
- beamline
- SR-WAXD veri işleme 13
- yazılım kalibrasyon
- FIT2D (V12.077) kullanarak WAXD verileri işlemek. Dairenin merkezinin ve örnek dedektörü CEO'su 2 toz Difraksiyon verileri kullanarak mesafe kalibre.
- 2-B kırınım deseni
- FIT2D (V12.077) kullanarak fiber kırınım deseni hava kökenli çıkarma.
- Crystallinity ve crystallite boyutu
- Difraksiyon yoğunluğu açı 2θ saçılma bir fonksiyonu olarak entegre. Deconvolution yoğunluğu entegrasyon otomatik en yüksek ayırma yazılım (sürüm 4.12) 12 ile gerçekleştirin. Crystallinity, c, x derecesini ilişkisi tahmin edilmiştir:
, nerede ben c kristal tepeler ve entegre yoğunluklarda toplamıdır bir amorf halo 4 , 11 entegre yoğunluğu. WAXD desen entegrasyonu gösterdi [200] pik genişliği, [020], [002] yansımalar. Bu tepeler FWHM boyunca crystallite boyutunu belirlemek için kullanılan a, b ve c eksen Scherrer kullanarak ' s formül 4.
- Difraksiyon yoğunluğu açı 2θ saçılma bir fonksiyonu olarak entegre. Deconvolution yoğunluğu entegrasyon otomatik en yüksek ayırma yazılım (sürüm 4.12) 12 ile gerçekleştirin. Crystallinity, c, x derecesini ilişkisi tahmin edilmiştir:
- Crystallite yönelimleri belirlenmesi
- crystallite yönelimleri hesaplamak ve amorf (020) azimut entegrasyonlar ve (210) göre doruklarına 11. Kristal yönlendirmesini kantitatif Herman göre hesaplanabilir ' s yönlendirme. Burada, her iki (020) ve (210) doruklarına iki Gauss işlev ile monte. Daha dar bir kristal yönlendirmeye daha ve daha geniş diğeri odaklı amorf malzeme 13 için. Burada, RSF lifleri crystallite yönelimleri tam genişliğinde yarım maksimumda azimut entegrasyonlar (002) zirvesinin (FWHM) kullanarak karşılaştırıldı.
- yazılım kalibrasyon
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Yüksek mukavemetli RSF lifleri yöntemi iplik mikrosıvısal kullanarak başarıyla üretildi. Stres gerginlik eğrileri ve SEM görüntüleri gergin RSF liflerinin C44R40 Şekil 2' de gösterilmiştir. En az 10 elyaf çekme testi ölçüldü. Stres gerginlik eğrileri kırma stres ve gerginlik liflerinin ortalama değerine göre seçildi. WAXD veri liflerinin şekil 3' te gösterilmektedir. Crystallinity ve kristal yönü WAXD verilerine göre hesaplanır. Örnek tayin için biz C ve R RSF konsantrasyon iplik uyuşturucu ve bağıl nem, sırasıyla sunmak için kullanın. Örneğin, lifler 44 wt % RSF iplik uyuşturucu 40 ± %5 RH 4 beraberlik oranında sonrası çizilmiş C44R40 olarak tayin edilen itibaren dönmeye başladı. Diğer lifleri aynı açıklamasına göre C44R50, C47R40 ve C47R50 yeniden adlandırılan.
Şekil 1: Lif üretim ve yapısı karakterizasyonu şematik. (bir) hazırlık RSF çözüm, (b) mikrosıvısal süreci RSF lifleri, (c) sinkrotron radyasyon deneysel Kur RSF tek lif iplik. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2: Stres gerginlik eğrileri sonrası tedavi RSF liflerinin. Ekle C44R40 SEM görüntü gösterir. Ölçek çubuğu 10 µm =. Bu rakam10' dan değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: SR-WAXD veri sonrası tedavi RSF liflerinin. (A) iki boyutlu WAXD şekillerinin sonrası tedavi RSF tek lifler: (bir) C44R40, (b) C44R50, (c) C47R40, (d) C47R50, ve (B) degummed B. mori ipek; (C) bir boyutlu WAXD veri türlerini RSF lifleri sonrası tedavi ve (D) en yüksek deconvolution, gerçekleştirilen B. mori ipek degummed. Bu rakam başvuru10değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
RSF çözüm diyaliz sırasında pH değeri aşağıdaki toplama işlemi için önemlidir. Deiyonize su pH değeri 6'dan küçükse, RSF çözüm toplama işlemi sırasında jel daha kolay olacaktır. Jelleşme önlemek için CaCl2 RSF çözüme eklenir. CaCl2 RSF ağırlığını her 1 mmol bölgedir.
Önceki çalışmalarımız mikrosıvısal kuru-iplik RSF sulu çözüm8olasılığı gösterdi. Mikrosıvısal kanal geometrisi basitleştirilmiş bir tek kademeli Üstel fonksiyon yapıldı. Örümcek ve ipekböceği için iki aşamalı üstel regresyon iplik kanal fiber oluşumu1,20önce aracılığıyla iplik bir tembeli beraberlik yerde olduğunu. Burada, mikrosıvısal kanal geometrisini ipekböceği iplik kanal1' in ikinci siparişini üstel çürüme işlevi taklit ederek tasarlanmıştır. Microfluidic kanal genişliği 2,065 µm bir başlangıç genişliği 265 µm terminal genişliğini azaltır ve uzama kanal 21.5 mm uzunluktadır. Bir önceki yazımda çizilmiş RSF lif çapı 2 µm yapıldı. Böylece, a bohça-in RSF Konu mekanik test ve yapı karakterizasyonu8için kullanılan gerekiyordu.
Deneme RSF konsantrasyon ve bağıl nem çap ve Mikroyapı kuru eğirme işleminin RSF liflerinin etkiler gösterir. %40 RH bükülmüş RSF lif daha büyük bir çap ve %50 RH bükülmüş elyaf daha daha fazla kristal yapıları gösterir. Ancak, %50 RH bükülmüş lif %40 RH bükülmüş bundan daha yüksek bir kristal yönelim vardır. Sonuçlar farklı humidities suyun buharlaşma oranları ile ilgili. Daha yüksek buharlaşma hızı su vasıl %40 RH intramolecular etkileşimleri artırır ve ipek sol-jel katı ipek elyaf için fibroin hızlı faz geçişi kolaylaştırır. Su %50 RH, daha düşük bir buharlaşma oranı daha yüksek bir içerik kalıntı su katılaşmış lif yol açar. Küçük bir moleküler yağ olarak su ipek fibroin yönlendirme kolaylaştırır ve daha ince lifler için uzatılmış şekilde kısmen katılaşmış fiber yapar. Bu işlemi nasıl su ipek lifleri oluşumu yerli eğirme işlemi sırasında etkiler anlamamıza yardımcı olur.
Sonrası tedavi RSF lifleri mekanik özelliklerini bu degummed ipek4daha iyidir. Sonra tedavi sonrası, crystallinities liflerinin büyük ölçüde artış. FWHM sonrası tedavi RSF lif lif bükülmüş küçüktür. Bu tedavi sonrası crystallites fiber eksen boyunca yönünü artırır gösterir. Ancak, tedavi sonrası işleminin karmaşıklığını seri üretim ile yüksek mukavemetli RSF liflerinin sınırlar.
Bir konvansiyonel spinneret göre mikrosıvısal kanal doğal ipek bezinin geometrisi taklit etmek için son derece uygundur. Bu arada, mikrosıvısal iplik rekombinant spider ipek üstün mekanik özellikleri9şarkısında kullanıldı. Kesme ve elongational bölümlerine derleme ve protein molekülleri ve liflerinde yönünü ikna etmek için mikrosıvısal iplik yongasında entegre edildi. Bu nedenle, mikrosıvısal iplik yüksek performanslı hayvan ipek üretiminin yanı sıra diğer sentetik lifler çözümden umut verici. Ancak, yöntem iplik mikrosıvısal sadece tek filamentler üretebilir ve yapay elyaf yüksek üretim göze alamaz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin (21674018), ulusal anahtar araştırma ve geliştirme programı of China (2016YFA0201702 /2016YFA0201700) ve Şangay eğitim geliştirme tarafından desteklenen "Shuguang programı" tarafından desteklenmektedir Vakfı ve Şangay Belediye Eğitim Komisyonu (15SG30), genç Profesör programı (A201302), orta üniversiteler ve 111 projesinin (No.111-2-04) temel araştırma fonları DHU seçkin.
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 |
References
- 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).
- Vollrath, F., Knight, D. P. Liquid crystalline spinning of spider silk. Nature. 410 (6828), 541-548 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kinahan, M. E., et al. Tunable silk: using microfluidics to fabricate silk fibers with controllable properties. Biomacromolecules. 12 (5), 1504-1511 (2011).
- Luo, J., et al. Tough silk fibers prepared in air using a biomimetic microfluidic chip. Int J Biol Macromol. 66, 319-324 (2014).
- Peng, Q. F., et al. Recombinant spider silk from aqueous solutions via a bio-inspired microfluidic chip. Sci Rep. 6, (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pan, H., et al. Nanoconfined crystallites toughen artificial silk. J Matter Chem B. 2 (10), 1408-1414 (2014).
- Zhang, C., et al. Microstructural evolution of regenerated silk fibroin/graphene oxide hybrid fibers under tensile deformation. Rsc Adv. 7 (6), 3108-3116 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- Koh, L. D., et al. Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials. Prog Polym Sci. 46, 86-110 (2015).
- McDonald, J. C., Whitesides, G. M. Poly(dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic devices. Accounts Chem Res. 35 (7), 491-499 (2002).
- 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).
