Name: Mikrosıvısal kuru-iplik ve rejenere ipek Fibroin lifleri karakterizasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Öğrenin, mikrosıvısal kuru-iplik yöntemiyle rejenerasyon ipek fibroin liflerinin yapı ve çekme özelliklerini nasıl karakterize edeceğinizi. Bu biyomimetik teknik, ipek kurtçuğunun salgı kanalını taklit ederek malzeme geliştirme için değerli bilgiler sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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.

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 <ol><li>RSF hazırlık uyuşturucu iplik sulu 4 , 15 , 16 <ol><li>Degumming ipekböceği koza <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>Degummed ipekböceği koza Dissolving <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>Centrifuging ve filtreleme <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>Dialyzing <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>Concentrating <ol><li>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.</li>
			<li>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</li></ol></li></ol></li> <li>mikrosıvısal çip hazırlanması 8 , 19 <ol><li>photomask hazırlanması <ol><li>mikro kanalda tasarım bir CAD programı. Bir yüksek çözünürlüklü şeffaflık 19 üretmek için CAD dosyasını yazdırmak.</li>
		</ol></li> <li>Kalıp hazırlama <ol><li>cam slayt temizlik <ol><li>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.</li>
			</ol></li> <li>Cam slayt yıkama <ol><li>deiyonize su kullanarak cam slayt yıkama ve yüksek saflıkta azot ile kuru darbe.</li>
			</ol></li> <li>Kaplama film <ol><li>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.</li>
			</ol></li> <li>Spin kaplama <ol><li>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.</li>
			</ol></li> <li>Katılaşma <ol><li>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.</li>
			</ol></li> <li>Ultraviyole ışık pozlama <ol><li>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.</li>
			</ol></li> <li>1.2.2.5 adımda anlatıldığı gibi fotorezist kuvvetlendirmek.</li>
			<li>Gelişmekte olan <ol><li>fotorezist 30 s. yıkama isopropanol ve geliştirici, cam slayt üzerinde hiçbir yağış olana iki arasında geçiş yapma cam kaymak için geliştirici çözümde ultrasonik temizlik.</li>
			</ol></li> <li>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.</li>
		</ol></li> <li>Yumuşak litografi <ol><li>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)).</li>
		</ol></li> <li>Kum <ol><li>bir delik Matkap tarafından kanal başında PDMS yineleme aracılığıyla. Matkap çapı olan 1,2 mm.</li>
		</ol></li> <li>Sızdırmazlık <ol><li>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</li>
		</ol></li></ol></li> <li>İmalat RSF fiber <ol><li>enjeksiyon uyuşturucu iplik, <ol><li>bir şırınga pompa tarafından uyuşturucu 2 µL/dk microchannel içine iplik RSF enjekte.</li>
		</ol></li> <li>Çevre düzenleme <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>Üretim RSF fiber <ol><li>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 ).</li>
		</ol></li> <li>24 h için mühürlü bir desiccator RSF lifler depolamak</li>
		<li>Fiber tedavi sonrası <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>Karakterizasyonu için örnek hazırlanması <ol><li>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.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. Sinkrotron radyasyon karakterizasyonu, kristal yapısı, RSF Fiber <ol><li>sinkrotron radyasyon karakterizasyonu 4 , 13 , 17 <ol><li>beamline <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>X-ışını noktanın konumunu <ol><li>x-ışını noktanın konumunu bulmak. 
			Not: X-ışını noktanın konumunu sinkrotron radyasyon tesisi de laboratuvar teknisyeni tarafından ayarlanır.</li>
		</ol></li> <li>Test standart örnek: Seryum dioksit (CeO 2) <ol><li>bir standart örnek CEO'su 2 toz Test. CeO 2 toz dairenin merkezinin ve Dedektör örnek mesafe hesaplamak için karakterize edildi.</li>
		</ol></li> <li>Örnek hazırlık <ol><li>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.</li>
		</ol></li> <li>SR-WAXD test <ol><li>çekim açık <ol><li>odaya hiçbir kişi olduğunu kontrol ettikten sonra beamline istasyonu kapıyı kapat. Röntgen ışını kaynağı çekim açın.</li>
			</ol></li> <li>Odaklama <ol><li>lif biraz odak kadar hareket ettirin. Fiber x, y, z yönünde bir yazılım ( şekil 1 c) üzerinden uzaktan boyunca konumunu ayarlamak.</li>
			</ol></li> <li>Örnek pozlama <ol><li>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).</li>
			</ol></li> <li>Arka plan kırınım <ol><li>hava arka plan kırınım 20 s. taşıma fiber x-ışını yer uzak bir yazılım üzerinden uzaktan çekim hızı ile Test. Basın &#34; başlangıç &#34; x-ışını beamline ortaya çıkarmak için belgili tanımlık bilgisayar yazılımı üstünde düğme &#34; hava orta &#34; 20 s.</li>
			</ol></li></ol></li></ol></li> <li>SR-WAXD veri işleme 13 <ol><li>yazılım kalibrasyon <ol><li>FIT2D (V12.077) kullanarak WAXD verileri işlemek. Dairenin merkezinin ve örnek dedektörü CEO'su 2 toz Difraksiyon verileri kullanarak mesafe kalibre.</li>
		</ol></li> <li>2-B kırınım deseni <ol><li>FIT2D (V12.077) kullanarak fiber kırınım deseni hava kökenli çıkarma.</li>
		</ol></li> <li>Crystallinity ve crystallite boyutu <ol><li>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: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56271/56271eq1.jpg" /> , 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 &#39; s formül 4.</li>
		</ol></li> <li>Crystallite yönelimleri belirlenmesi <ol><li>crystallite yönelimleri hesaplamak ve amorf (020) azimut entegrasyonlar ve (210) göre doruklarına 11. Kristal yönlendirmesini kantitatif Herman göre hesaplanabilir &#39; 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.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Asakura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Some+observations+on+the+structure+and+function+of+the+spinning+apparatus+in+the+silkworm+Bombyx+mori%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Some observations on the structure and function of the spinning apparatus in the silkworm Bombyx mori.</a> Biomacromolecules. 8 (1), 175-181 (2007).</li>
<li>Vollrath, F., Knight, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+crystalline+spinning+of+spider+silk%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Liquid crystalline spinning of spider silk.</a> Nature. 410 (6828), 541-548 (2001).</li>
<li>Zhou, G. Q., Shao, Z. Z., Knight, D. P., Yan, J. P., Chen, X. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200800582/abstract">Silk Fibers Extruded Artificially from Aqueous Solutions of Regenerated Bombyx mori Silk Fibroin are Tougher than their Natural Counterparts.</a> Adv Mater. 21 (3), 366-370 (2009).</li>
<li>Sun, M. J., Zhang, Y. P., Zhao, Y. M., Shao, H. L., Hu, X. C. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/jm/c2jm32576d">The structure-property relationships of artificial silk fabricated by dry-spinning process.</a> J Mater Chem. 22 (35), 18372-18379 (2012).</li>
<li>Martel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silk+Fiber+Assembly+Studied+by+Synchrotron+Radiation+SAXS%2FWAXS+and+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Silk Fiber Assembly Studied by Synchrotron Radiation SAXS/WAXS and Raman Spectroscopy.</a> J Am Chem Soc. 130 (50), 17070-17074 (2008).</li>
<li>Rammensee, S., Slotta, U., Scheibel, T., Bausch, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assembly+mechanism+of+recombinant+spider+silk+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22P+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Assembly mechanism of recombinant spider silk proteins.</a> P Natl Acad Sci USA. 105 (18), 6590-6595 (2008).</li>
<li>Kinahan, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+silk%3A+using+microfluidics+to+fabricate+silk+fibers+with+controllable+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Tunable silk: using microfluidics to fabricate silk fibers with controllable properties.</a> Biomacromolecules. 12 (5), 1504-1511 (2011).</li>
<li>Luo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tough+silk+fibers+prepared+in+air+using+a+biomimetic+microfluidic+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Biol+Macromol%22%5BJournal%5D)">Tough silk fibers prepared in air using a biomimetic microfluidic chip.</a> Int J Biol Macromol. 66, 319-324 (2014).</li>
<li>Peng, Q. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombinant+spider+silk+from+aqueous+solutions+via+a+bio-inspired+microfluidic+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Recombinant spider silk from aqueous solutions via a bio-inspired microfluidic chip.</a> Sci Rep. 6, (2016).</li>
<li>Peng, Q. F., Shao, H. L., Hu, X. C., Zhang, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S100200711500091X">Role of humidity on the structures and properties of regenerated silk fibers.</a> Prog Nat Sci-Matter. 25 (5), 430-436 (2015).</li>
<li>Sampath, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((X-ray+diffraction+study+of+nanocrystalline+and+amorphous+structure+within+major+and+minor+ampullate+dragline+spider+silks%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">X-ray diffraction study of nanocrystalline and amorphous structure within major and minor ampullate dragline spider silks.</a> Soft Matter. 8 (25), 6713-6722 (2012).</li>
<li>Martel, A., Burghammer, M., Davies, R. J., Riekel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+Behavior+of+Bombyx+mori+silk%3A+Evolution+of+crystalline+parameters%2C+molecular+structure%2C+and+mechanical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Thermal Behavior of Bombyx mori silk: Evolution of crystalline parameters, molecular structure, and mechanical properties.</a> Biomacromolecules. 8 (11), 3548-3556 (2007).</li>
<li>Pan, H., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/TB/c3tb21148g">Nanoconfined crystallites toughen artificial silk.</a> J Matter Chem B. 2 (10), 1408-1414 (2014).</li>
<li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/is/content/articlepdf/2012/ra/c6ra22544f">Microstructural evolution of regenerated silk fibroin/graphene oxide hybrid fibers under tensile deformation.</a> Rsc Adv. 7 (6), 3108-3116 (2017).</li>
<li>Wei, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493111001950">Bio-inspired capillary dry spinning of regenerated silk fibroin aqueous solution.</a> Mat Sci Eng C-Mater. 31 (7), 1602-1608 (2011).</li>
<li>Jin, Y., Zhang, Y. P., Hang, Y. C., Shao, H. L., Hu, X. C. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/259437154_A_simple_process_for_dry_spinning_of_regenerated_silk_fibroin_aqueous_solution">A simple process for dry spinning of regenerated silk fibroin aqueous solution.</a> J Mater Res. 28 (20), 2897-2902 (2013).</li>
<li>Jin, Y., Hang, Y. C., Zhang, Y. P., Shao, H. L., Hu, X. C. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1179/1432891714Z.000000000397">Role of Ca2+ on structures and properties of regenerated silk fibroin aqueous solutions and fibres.</a> Mater Res Innov. 18, 113-116 (2014).</li>
<li>Koh, L. D., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/profile/Enyi_YE/publication/272199400_Structures_Mechanical_Properties_and_Applications_of_Silk_Fibroin_Materials/links/569c445708ae6169e5627d01.pdf">Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials.</a> Prog Polym Sci. 46, 86-110 (2015).</li>
<li>McDonald, J. C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28dimethylsiloxane%29+as+a+material+for+fabricating+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+Chem+Res%22%5BJournal%5D)">Poly(dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic devices.</a> Accounts Chem Res. 35 (7), 491-499 (2002).</li>
<li>Knight, D. P., Vollrath, F. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1689793/">Liquid crystals and flow elongation in a spider's silk production line.</a> P Roy Soc B-Biol Sci. 266 (1418), 519-523 (1999).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

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 ipe...

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.

<table><tbody><tr><td>B. mori</td><td>Tongxiang, Zhejiang Eyaleti, Çin'deki</td><td></td><td></td>Koza Çiftçisi</tr><tr><td>Sodyum karbonat, susuz, %99,8</td> <td>Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., Çin</td><td></td><td>Analitik Saf</td></tr><tr><td>Lityum bromür, %99,1</td> <td>Şanghay China Lithium Industrial Co., Ltd., Çin</td><td></td><td>Analitik Olarak</td></tr><tr><td>Saf Kalsiyum klorür, susuz, %</td><td>96,0Shanghai Lingfeng Chemical Reactive Co., Ltd., Çin</td><td></td><td>Analitik Saf</td></tr><tr><td>Etanol, susuz, %99,7</td> <td>Sinopharm Group Chemical Reagent Co.,Ltd., Çin</td><td>10009218</td><td>Analitik Saf</td></tr><tr><td>SU-8 fotorezist</td><td>MicroChem Corp., ABD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Çözüm geliştirme</td><td>MicroChem Corp., ABD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184</td><td>Dow Corning, ABD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>İzopropanol</td><td>Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., Çin</td><td></td><td>Analitik Saf</td></tr><tr><td>Konsantre sülfürik asit</td><td>Pinghu Kimyasal Reaktif Fabrikası, Çin</td><td></td><td>Analitik Saf</td></tr><tr><td>%30 hacimce hidrojen peroksit</td><td>Shanghai Jinlu Chemical reagent Co., Ltd., Çin</td><td></td><td>Analitik Saf</td></tr><tr><td>Aseton Shanghai</td><td>Zhengxing Kimyasal Reaktif Fabrikası, Çin</td><td></td><td>Analitik Olarak Saf</td></tr><tr><td>Oksijen plazma tedavisi</td><td>DT-01, Suzhou Omega Machinery Electronic Technology Co., Ltd., Çin</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Şırınga pompası</td><td>&nbsp; KD Scientific, ABD</td><td></td><td>KDS 200P</td></tr><tr><td>Nemlendirici</td><td>SEN elektrikli</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Delici</td><td>Hangzhou Bo Yang Machinery Co., Ltd., Çin</td><td></td><td>tezgah delme makinesi Z406c</td></tr><tr><td>Malzeme test sistemi</td><td>Instron, ABD</td><td></td><td>Model: 5565</td></tr><tr><td>PeakFit</td><td>Systat Software, Inc., ABD</td><td></td><td>Sürüm 4.12</td></tr></tbody></table>

mikrosıvısal kuru-iplik ve rejenere ipek fibroin lifleri karakterizasyonu

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

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.

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. ...

Bir protokol mikrosıvısal iplik ve rejenere ipek fibroin Monofilament Mikroyapı karakterizasyonu için sunulmaktadır.

Mikrosıvısal kuru-iplik ve rejenere ipek Fibroin lifleri karakterizasyonu

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables ...

Bu deneyin genel amacı, mikroakışkan kuru eğirme yöntemi kullanarak bağıl nemin rejenere ipek fibroin liflerinin yapısı ve çekme özellikleri üzerindeki etkisini gözlemlemektir. Bu yöntem, makaslama kuvvetleri ve kuru eğirme süreci gibi biyomimetik eğirmedeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, mikroakışkan kanalın bir ipek böceğinin eğirme kanalını taklit edecek şekilde tasarlanmış olmasıdır.Bu yöntem, ipek fibroininin kuru eğirme işlemi hakkında bilgi sağlayabilir. Bu yöntem ayrıca rekombinant örümcek ipeğinin ıslak eğirme işlemi için de kullanılabilir. Genel olarak, bu yöntemi ilk kez uygulayan kişiler zorluk yaşayabilirler.Eğirme dopunun hazırlanması ve iyi bir eğirme yeteneğine sahip olduğundan emin olunması için iki hafta gerektiğinden, bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi oldukça kritiktir. Deneyim eksikliğiniz olduğunda eğirme dopunu hazırlamak çok zordur ve hazırlama süreci sizin için çok temel bir önem taşır.İşleme, Bombyx mori kozalarını %0,5 sodyum karbonat içeren sulu bir çözeltide gümleksizleştirerek başlayın. Daldırılmış kozaları 100 °C'de 30 dakika boyunca inkübe edin. Ardından, sodyum karbonat çözeltisini yenileyin ve inkübasyonu ikinci kez tekrarlayın.İşlem tamamlandığında, serisini temizlemek için ipeği deiyonize su ile yıkayın. Serisini alınmış koza ipeklerini havada kurutun ve ardından 1:10 ağırlıkça ağırlık oranında 9,0 molar lityum bromür içine daldırın. İpekler tamamen çözünene kadar 40 °C'de iki saat boyunca inkübe edin.Ardından, rejenere ipek fibroin çözeltisini deiyonize su kullanarak 250 mililitrelik şişelerde 1,5 kat seyreltin. Çözeltiyi santrifüjleyin ve ardından herhangi bir safsızlığı gidermek için vakum pompası kullanarak 20 mikron gözenek boyutuna sahip çift filtre kağıdı yatağından süzün. Filtrelenmiş 250 mililitrelik rejenere ipek fibroin çözeltisini selüloz yarı geçirgen membran diyaliz torbalarına yerleştirin ve her bir torbayı beş °C'de, 10 litrelik ters osmoz deiyonize su içerisinde üç gün boyunca diyalize edin.Diyalizi takiben, çözeltiyi beş derece santigrat sıcaklıkta zorlanmış hava akışı kullanarak orijinal ağırlığının %20'sine kadar yoğunlaştırın. Ardından, kalsiyum iyonlarının nihai konsantrasyonu gram başına 1,0 milimol olacak şekilde, yoğunlaştırılmış çözeltiye üç molar kalsiyum klorür sulu çözeltisi ekleyin. Yeniden oluşturulan ipek fibroin çözeltisini, zorlanmış hava akışı ile başlangıç ağırlığının %44'üne kadar tekrar konsantre edin.İşleme, bir cam lamı, 10:1 oranında derişik sülfürik asit ve %30'luk hidrojen peroksit çözeltisinden oluşan karışık bir çözeltide 20 dakika boyunca kaynatarak başlayın. İşlem tamamlandığında, cam lamı deiyonize su kullanarak yıkayın ve ardından yüksek saflıkta azot kullanarak kurutun. Daha sonra, cam lamı, kaplama çubuğunun alt yüzeyi ile camın üst yüzeyi arasında 100 µm boşluk bulunan özel yapım bir kaplama cihazına yerleştirin.Boşluğu SU-8 fotoresist ile doldurun ve ardından yaklaşık 85 mikrometre kalınlığında homojen bir film oluşturmak için fotoresisti 30 saniye boyunca 40.3 times G hızında spin coat işlemine tabi tutun. Sonra, fotoresist içeren lamı sıcaklık kontrollü bir programa sahip fırına yerleştirin. Sıcaklığı oda sıcaklığından 65 °C'ye dakikada iki °C hızla yükseltin ve sıcaklığı iki dakika boyunca 65 °C'de sabit tutun.Ardından, lamı dakikada iki °C hızla 65 °C'den 95 °C'ye kadar ısıtmaya devam edin ve sıcaklığı 15 dakika boyunca 95 °C'de sabit tutun. Bu noktada fırını kapatın ve lamın fırın içerisinde oda sıcaklığına doğal olarak soğumasını bekleyin. Daha sonra, üzerinde fotorezist bulunan lamı bir UV ışığı altına yerleştirin ve uygun mikrokanalı içeren bir fotomaskeyi lamın üzerine hizalayın.Slaydın yan kısmını 12 saniye boyunca UV ışığına maruz bırakın. Pozlama işleminden sonra slaydı tekrar fırına yerleştirin ve önceden yaptığınız gibi ısıtın. Pişirme işleminden sonra, fotodirenci geliştirici solüsyon içerisinde 30 saniye boyunca ultrasonik olarak temizleyin.Ardından, lam üzerinde çökelme kalmayana kadar izopropanol ve geliştiriciyi dönüşümlü olarak kullanarak cam lamı yıkayın. Fotoresist tabakasını sıcaklık kontrollü bir programla fırında katılaştırın. Sıcaklığı oda sıcaklığından 170 °C'ye dakikada iki °C artışla yükseltin, 170 °C'de 30 dakika boyunca tutun ve ardından fırını kapatıp oda sıcaklığına kadar fırın içinde doğal olarak soğumasını bekleyin.Ardından, kürlenmiş SU-8 kalıbı alüminyum bir kutuya yerleştirin ve kalıbın üzerine yaklaşık beş milimetre yüksekliğe ulaşana kadar 8.8 gram PDMS ön-polimer dökün. PDMS'yi 65 °C'de 30 dakika ve 80 °C'de 15 dakika boyunca kürleyin. Kürleme işlemi tamamlandıktan sonra, kanalın başlangıcına PDMS replikası üzerinden bir delik açmak için 1.2 milimetre çapında bir matkap ucu kullanın.Ardından, PDMS kanal tarafı yukarı gelecek şekilde ikinci bir düz PDMS katmanıyla birlikte plazma kaplayıcıya yerleştirin ve oksijen plazması ile işlemden geçirin. Plazma odasından çıkardıktan hemen sonra, kanallı PDMS katmanını düz PDMS katmanına mühürleyin. Mikrokanal artık kullanıma hazırdır.Yenilenmiş ipek fibroin eğirme çözeltisini, bir şırınga pompası kullanarak dakikada iki mikrolitre hızla mikrokanala enjekte edin. Elektro-eğirme alanındaki bağıl nemi, bir nemlendirici kullanarak %40 veya %50 bağıl nem seviyesine ayarlayın. Ardından, yüzeyin saniyede üç santimetre hızla hareket etmesi için bir silindiri çalıştırın.Nem stabilize olduktan sonra, rejenerasyon yapılmış ipek fibroin damlasına dokunun ve havaya bir ipek fiber çekin. Ardından, 10 santimetrelik hava boşluğu aracılığıyla bunu silindirin üzerine yerleştirin. Silindir, geri kalan ipek fiberleri çekecektir.İşlem tamamlandığında, fiberleri 24 saat boyunca kapalı bir desikatörde saklayın. Ertesi gün, özel yapım bir makine kullanarak fiberleri 80% ethanol içinde saniyede 0,9 milimetre hızla dört kez çekerek son işlemden geçirin. Çekilen fiberleri sabit tutun ve bir saat boyunca 80% ethanol çözeltisine daldırın.Son olarak, işlem görmüş fiberleri 10 milimetrelik bir ölçüm uzunluğuna sahip kağıt bir çerçeveye sabitleyin. Burada, son aşamadaki gerilmiş rejenere ipek fibroin fiberinin bir SEM görüntüsü gösterilmektedir. Bu fiberlerin ortalama çapı dokuz mikrondu.Gerilim altında ölçüldüğünde, %40 bağıl nem koşulu altında oluşturulan lifler, %50 bağıl nem altında oluşturulan liflere kıyasla biraz daha yüksek nihai çekme mukavemetine ve maksimum gerinime sahipken, Young modülleri benzer çıkmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, biyolojikle ilham alınmış bir mikroakışkan çip kullanarak sulu bir ipek çözeltisinden ipek lifinin kuru eğirme yöntemini nasıl yapacağınızı anlamış olmalısınız.

microfluidic-dry-spinning-characterization-regenerated-silk-fibroin

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

İpek filmler biyomedikal uygulamalar bir dizi için kolayca özelleştirilebilir biyomalzemelerin yeni bir sınıfı vardır. Sunulan ipek film kültürü sisteminin çeşitli çok iyi adapte...

Için İpek Film Kültür Sistemi In vitro Analizi ve Tasarımı Biyomateryal

Örümcek ipek ve üstün mekanik özellikleri ve biyokimyasal rağmen, bu malzeme geleneksel yollarla, büyük miktarlarda hasat edilemez. Burada nesil Biyomalzeme olarak örümcek ipeği üretimi ve kullanımı eğitimi araştırmacılar için önemli bir süreç olan yapay örümcek ipeği lifleri, spin etkili bir strateji tanımlamak.

Bir Laboratuvar Ölçekli Sentetik Örümcek İpek Üretimi

Örümcek ipek lifleri olağanüstü mekanik özellikler gösterir.

Electrospun Rekombinant Örümcek İpek Proteinlerin Nonwoven Ağlar dahil Hava Filtresi Cihazları

Yivli bir mikroakışkan kanaldan geçen iki bitişik sıvı, bir prepolimer çekirdeğinin etrafında bir kılıf oluşturmaya yönlendirilebilir; böylece hem şekil hem de kesit belirlenir. Tiyol tıklama kimyası gibi fotoinitiated polimerizasyon, çekirdek sıvısını önceden belirlenmiş boyut ve şekle sahip bir mikrofiber haline hızlı bir şekilde katılaştırmak için çok uygundur.

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

Bu protokol, biyomedikal ve çevresel uygulamalarda kullanılmak üzere Self-motile biyouyumlu ve çevre dostu mikro karıştırıcılar yazdırmak için reaktif inkjet baskı kullanma yeteneğini göstermektedir.

Ipek bazlı kendinden tahrikli mikro karıştırıcılar reaktif Inkjet Baskı ve Itme Analizi

Burada, su çözünebilir rekombinant örümcek ipek protein çözümleri ve bu çözümlerden oluşabilir malzeme formları üretmek için bir protokol sunuyoruz.

Isı ve basınç kullanarak sulu solvasyon yoluyla rekombinant örümcek Silks malzeme oluşumu

Kapsamlı olarak kullanılan, toplam frekans üretimi (SFG) titreşimsi polimer ve biyomakromolekül arayüzlerinde meydana gelen zincir konformasyonel düzen ve ikincil yapısal değişim ortaya çıkarmak için yardımcı olabilir.

Toplam Frekans Üretimi TitreşimSpektroskopisi Ile Ortaya Çıkan Polimerlerin ve Biyomakromoleküllerin İnterasfer Moleküler Düzey Yapıları

Peptid üçüncül amidler (PTAs) gibi peptitler, peptoidler ve N-metillenmiş peptidlere sınırlı değildir peptidomimetik bir süper ailesidir. Burada PTA bir tek tane tek bileşik kütüphanesi sentezlenmesi için iki-ve-havuz ve alt monomer stratejileri hem de birleştiren bir sentetik yöntem açıklanmaktadır.

Split-ve-havuz Sentezi ve Peptit Tersiyer Amid Kütüphanesi Karakterizasyonu

Üç boyutlu (3D) mikrostrüktürlü kompozit kirişler 3D gözenekli microfluidic ağlara nanokompozitlerin yönettiği ve lokalize sızma yoluyla imal edilir. Bu imalat yönteminin esnekliği fonksiyonel 3 boyutlu takviyeli nanokompozit makroskopik çeşitli ürünler elde etmek amacıyla, farklı ısı ile sertleşen malzeme ve nanofillers kullanımını sağlar.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Kasıtlı olarak tasarlanmış metal-organik çerçeve maddelerin sentezi, aktivasyon ve karakterizasyonu bina blokları uyumsuz veya istenmeyen polimorflan termodinamik istenen formlar üzerinde tercih edilir, özellikle de zordur. Biz süperkritik CO 2 kurutma yoluyla kılcal ve aktivasyon çözücü-destekli bağlayıcı değişimi, toz X-ışını kırınımı uygulamaları, bu zorlukların bazılarını ele nasıl açıklar.

Fonksiyonlu Sentezi ve Karakterizasyonu Metal-organik Altyapıları

Öğrenin, mikrosıvısal kuru-iplik yöntemiyle rejenerasyon ipek fibroin liflerinin yapı ve çekme özelliklerini nasıl karakterize edeceğinizi. Bu biyomimetik teknik, ipek kurtçuğunun salgı kanalını taklit ederek malzeme geliştirme için değerli bilgiler sunar.

Mikrosıvısal kuru-iplik ve rejenere ipek Fibroin lifleri karakterizasyonu

Daha fazla video keşfet