Mikrotübül Tabanlı Aktif Nematiklerin Oluşturulması, Sınırlandırılması ve Gözlemlenmesi

Aktif Nematik, doğrusal olmayan dinamikler ve sıvı kristaller alanlarını genişleten heyecan verici bir araştırma konusu olarak ortaya çıkmıştır. Ölümcül topolojik kusurlar ve kaotik dinamikler sergileyen karmaşık akışkanlar vardır. Literatürde sınırlı Aktif Nematiklere odaklanan birçok yeni teorik çalışma bulunmaktadır.

Bununla birlikte, deneycilerin malzemeyi mikro ölçekli geometrilerle sınırlamaları zor olmuştur. Tekniğimiz, deney düzeneğini daha basit hale getirir, böylece yeni gruplar alana girebilir ve bu heyecan verici malzemeleri deneyebilir. Teknikler diğer EQUIS aktif madde sistemlerine uygulanabilir, örneğin bir faz oluşturma etkisi oluşturmak için ve gelecekte daha aktif fazlar geliştirildikçe, deneycilerin benzer nematikleri kullanarak malzemeyi sınırlamanın yollarını bulmaları gerekir.

Prosedürü gösterenler, laboratuvarımdan yüksek lisans öğrencileri olan Derek Hammar ve Fereshteh Memaryan olacak. Akrilamid kaplamalı hidrofilik kapak kaymaları hazırlamak için, kapak kaymalarını sabunlu su, etanol ve 0.1 molar sodyum hidroksit ile nano saf su kullanarak alternatif durulamalarla iyice temizleyerek başlayın. Durulandıktan sonra kapak, 100 mililitre etanol, bir mililitre münzevi asit ve 500 mikrolitre trimetoksisilil propil metakrilattan oluşan Silan çözeltisi ile 15 dakika boyunca kayar.

Daha sonra nano saf su ile durulayın. 95 mililitre nano saf sudan ve beş mililitre ağırlığın yüzde 40 Akrilamidinden bir akrilamid çözeltisi hazırlayın. Daha sonra çözeltiyi vakumlu bir fırında 30 dakika boyunca gazdan arındırın, sülfit başına 0.07 gram amonyum ve 2.3 milimolar nihai konsantrasyon için 35 mikrolitre Tetrametiletilendiamin ekleyin.

Yukarı bakarken kapak kaymalarının üzerine akrilamid çözeltisi dökün ve gece boyunca oda sıcaklığında inkübe edin. Hidrofobik mikroskop hazırlamak için pipet 100 mikrolitre su itici çözeltiyi temiz bir cam mikroskop kaydırağı üzerine kaydırır. Ardından üstüne başka bir temiz cam slayt yerleştirin.

Bu, su itici çözeltinin iki dakika boyunca oturduğu yüzeyde eşit bir şekilde kaplanmasını sağlar. İkinci cam sürgüyü çıkarın ve ilk slaytı nano saf suyla iyice durulayın. Daha sonra azot gazı ile kurulayın.

% 1.8 floro yüzey aktif madde içeren bir mühendislik yağı karışımı hazırlayın. 40 mikrometre çift taraflı yapışkan ara parçaları kullanarak cam sürgüyü ve kapak kaymasını monte edin. Ara parçaları hidrofobik mikroskop slaytına 1,5 milimetre arayla yerleştirin.

Ardından, akrilamid kaplı kapak kaymasını, yapışması için işlenmiş bir yan yüzü aşağı bakacak şekilde ara parçaların üzerine yerleştirin. Akış hücresi hemen oluşturulduktan sonra, yağ karışımını ayrı bir şişede bir pipet kullanarak kapalı alanı dolduran akış hücresine pipetleyin, altı mikrolitre aktif malzemeyi 3.73 mikrolitre karışımla yavaşça karıştırın. Bir mikrolitre mikrotübül çözeltisi 0.6 mikrolitre ATP çözeltisi ve 0.67 mikrolitre M iki B tampon pipeti altı mikrolitre taze karıştırılmış aktif malzeme, akış hücresinin bir açık ucuna.

Bir miktar yağ, kanala enjekte edildiğinde sulu çözelti tarafından yer değiştirecektir. Bu, akış kanalının karşı ucunda küçük bir kağıt mendil parçası kullanılarak kötü bir şekilde ortaya çıkarılabilir. Doldurduktan sonra, akış hücresinin her iki tarafını 20 saniye boyunca UV ışığına maruz kaldığında sertleşen bir epoksi yapıştırıcı ile kapatın.

Aktif katmanı kabul edilebilir iki sıvı arasında yarı 2B katmanda sınırlamak için. Akış hücresini, üstte sulu faz ve santrifüjün altında daha yoğun yağ tabakası 10 dakika boyunca 212 G'de olacak şekilde sallanan bir kova santrifüjüne yerleştirin. Bu adım tamamlandıktan sonra akış hücresi, 10 x veya 20 x büyütme hedefi ile görüntüleme için bir epi-floresan mikroskobuna alınabilir.

İlk olarak, PDMS için bir ana kalıp tasarlayın. Bu, bir alt tabaka üzerindeki 3D baskı sütunları ile elde edilebilir. Reçine ana kalıbını 3D yazdırdıktan sonra, izopropanol ile temizleyin ve daha sonra kalıbı 45 dakika boyunca bir UV lambası altında ve fırında iki saat boyunca 120 santigrat derecede kürleyin, bir elastomer kürleme maddesi ve bir elastomer baz kullanarak poli boya metil camgöbeğini hazırlayın.

İki bileşeni metal spatula kullanarak 1 ila 10 oranında karıştırın. Bu kabarcıkları çıkarmak için, karışımı bir saat boyunca gazdan arındırmak için bir vakum altına yerleştirin, ardından kürlenmemiş PDMS şeffaf görünmelidir. PDMS'yi uygun bir kalıba dökün ve 60 santigrat derecede kürlenmek için gece boyunca bırakın.

Hidrofilik bir PDMS yüzeyi hazırlamak için PDMS'yi hem etanol hem de izopropanol ile 10 dakika temizleyin, ardından üç kez deiyonize suyla iyice durulayın ve kurutun. Kuru kürlenmiş PDMS'yi temizlemek için beş dakika boyunca bir plazma temizleyici kullanın. Bu, yüzeyi daha hidrofilik hale getirir.

Daha sonra, bir silan çözeltisi hazırlayın ve akrilamid kaplamayı hazırlamak için substratı 15 dakika boyunca bu çözeltiye batırın, substratı deiyonize suyla iyice durulayın ve akrilamid çözeltisine batırın. Kullanıma hazır olduğunda, yüzeyi deiyonize suyla durulayın ve hemen kullanım için azotla kurulayın. PDMS'yi epoksi yapıştırıcı ile bir cam slayda takın, aktif karışımın bir mikrolitresini PDM'lerin substratına pipetleyin ve hemen aktif ağ damlacığının üzerine silikon yağı ekleyin.

Aktif ağ kuyuya taşınacaktır. Bu işlem 60 dakika kadar sürer. PDMS cihazını, yağ tabakası su tabakasının üzerinde olacak şekilde sallanan bir kova santrifüjüne yerleştirin ve 212 G'de 12 dakika boyunca döndürün.Bu adım tamamlandıktan sonra, malzemenin kayıt ilerlemesini görüntülemek için malzemeyi mikroskopa götürün.

Dengelendiği gibi. Temsili görüntü, benzer uzunluklardaki kısa mikrotübülleri göstermektedir. Bireysel mikrotübüller, küçük boyutlarından dolayı görüntü almak zor olabilir.

Floresan mikroskobu için tasarlanmış yüksek hassasiyetli bir kameranın kullanılması bu uygulama için en iyisidir. İyi biçimlendirilmiş bir aktif pnömatik tabaka, önemli boşluk alanları ve mobil topolojik kusurlar olmadan doku bakımından homojendir. Bununla birlikte, kusur çekirdeklerinde bazı kabul edilebilir küçük boşluklar olabileceğini unutmayın.

Hidrofilik veya hidrofobik bir yüzeye sahip olmak için uygun yüzey işlemi. Bu yöntemle geometri rulosu kolayca tartışılabilir ve sadece fiziksel sınırlama değiştirilerek aktif yapı kontrol edilebilir.