Apresentamos um protocolo para sintetizar micro-hidrogéis Janus compostos inteiramente do mesmo material base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), com uma estrutura claramente compartimentada baseada na separação de fases de uma solução supersaturada de monômero NIPAAm. Os microhidrogéis Janus sintetizados apresentam propriedades únicas, como termorresponsividade anisotrópica e capacidade de carga organofílica/hidrofílica.
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Neste artigo
Resumo
Resumo
As micropartículas Janus são partículas compartimentadas com diferentes estruturas moleculares e/ou funcionalidades em cada um de seus dois lados. Devido a essa propriedade única, as micropartículas de Janus foram reconhecidas como uma nova classe de materiais, atraindo assim muita atenção de vários campos de pesquisa. A versatilidade dessas micropartículas foi exemplificada por meio de seus usos como blocos de construção para automontagem, atuadores eletricamente responsivos, emulsificantes para pintura e cosméticos e transportadores para administração de medicamentos. Este estudo apresenta um protocolo detalhado que descreve explicitamente um método sintético para projetar novos micro-hidrogéis Janus compostos por um único material de base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm). As microgotículas de Janus são geradas primeiro por meio de um dispositivo microfluídico de foco hidrodinâmico (HFMD) baseado na separação de uma solução aquosa de monômero NIPAAm supersaturada e posteriormente polimerizadas por exposição à irradiação UV. Descobriu-se que os microhidrogéis Janus resultantes eram inteiramente compostos do mesmo material de base, apresentavam uma morfologia compartimentada facilmente identificável e exibiam termorresponsividade anisotrópica e capacidade de carga organofílica / hidrofílica. Acreditamos que o método proposto introduz uma nova plataforma de hidrogel com potencial para síntese avançada de microhidrogéis Janus multifuncionais.
Introdução
Os hidrogéis são uma rede de cadeias poliméricas hidrofílicas. 1 Uma quantidade crescente de pesquisas na área de hidrogéis tem promovido avanços significativos e revelado sua semelhança com tecidos biológicos; As propriedades dos hidrogéis permitem a absorção de grandes quantidades de água, mantendo sua estrutura. Os hidrogéis ambientalmente responsivos também foram estudados extensivamente devido à sua capacidade de inchar ou encolher reversivelmente em resposta a estímulos externos. 2 Vários gatilhos, incluindo temperatura,3-5 pH,6,7 luz,8,9 campos elétricos,10,11 e moléculas específicas, como glicos....
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Protocolo
1. Fabricação de um molde de mestre para a focagem hidrodinâmica dispositivo micro (DMPB) através de fotolitografia
- Projetar uma fotomáscara para o DMPB (Figura 1a), utilizando software assistida por computador (CAD) de acordo com o protocolo do fabricante.
- Lavar uma bolacha 4 'silício com acetona, álcool isopropílico (IPA), e água desionizada (DI) para remover o pó orgânico e inorgânico a partir da bolacha.
- Limpar a bolacha de silício com O2 no plasma a 100 W de potência durante 5 min para aumentar a resistência de ligação entre a bolacha e SU-8.
- Spin-revestimento de 4 ml do fotorresistente neg....
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Resultados
A Figura 3a apresenta um esquema da montagem experimental utilizada para sintetizar microhydrogels Janus através do DMPB. As fases de n-ricas e pobres N-precisamente foram injectados no DMPB como fluidos do núcleo 1 e 2 e, em seguida, fundiram-se e divididos em microgotículas Janus no orifício pelo fluido de revestimento de óleo mineral por causa da instabilidade Rayleigh capilar. Consequentemente, microgotículas Janus compostas por fases de N-N-ricas e pobres f.......
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Discussão
Dois materiais de base imiscíveis são geralmente utilizados para sintetizar os microhydrogels Janus. Até recentemente, microhydrogels Janus constituídos do mesmo material de base foram raramente reportados e os microhydrogels Janus relatados não tinha uma morfologia interna clara devido à perturbação causada pela miscibilidade dos materiais componentes. 35, 36 Neste protocolo, demonstramos um método para sintetizar microhydrogels Janus compostos inteiramente de material de base única, PNIPAAm, com uma estrutu.......
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Divulgações
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pela bolsa da National Research Foundation of Korea (NRF) financiada pelo governo da Coreia (MSIP (Nos. 2014R1A2A1A01006527 e 2011-0030075).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Bolacha de silício | LG Siltron | 4", Wafer de grau de teste | para fabricação de moldes mestres |
| Acetona | Samchun Pure Chemical | A0097 | Limpeza wafer de silício |
| Álcool isopropílico (IPA) | Daejung Chemicals & Metais | 5035-4404 | Limpeza de wafer de silício |
| Sistema de purificação de água | Merck Millipore | EMD Millipore RIOs Essential 5 | Prepering água deionizada |
| O2 máquina de plasma | Femto Science | VITA-A | Limpeza de wafer de silício |
| SU-8 2150 fotorresistente negativo | MicroChem | Y111077 0500L1GL | Fotorresistente para fabricação de molde mestre |
| Placa quente | Misung Scientific | HP330D, HP150D | Baking SU-8 |
| SU-8 desenvolvedor | Microchem | Y020100 4000L1PE | Desenvolvimento do |
| sistema alinhador de máscara SU-8 para fotolitografia | Shinu Mst Co. | CA-6M | Fotolitografia |
| Sylgard 184 kit de elastômero de silicone | Dow Corning | 1064891 | PDMS fundição |
| Laboratório Corona Treater | Electro-technic Products Inc. | Modelo BD-20AC | PDMS tratamento de plasma de ar |
| N-isopropilacrilamida (NIPAAm) | Monômero | Sigma-Aldrich | 415324-50G |
| N,N'-metilenobisacrilamida (MBAAm) | Sigma-Aldrich | 146072-100G | Reticulador de NIPAAm |
| 4-(2-hidroxietoxi)fenil-(2-hidroxi-2-propil)cetona, Irgacure 2959 | BASF | 55047962 | Fotoiniciador de NIPAAm |
| ABIL EM 90 | Evonik Indústrias | 201109 | Sufactante para misturador de |
| vórtice | Scientific Industries Inc. | Vortex-Genie 2 | Tubo de mistura |
| Tygon | Saint-Gobain | I.D. 1/32", O.D. 3/32", Parede 1/32" | Tubo de ligação entre seringas e HFMD |
| Fonte de luz UV | Hamamatsu | Fonte de luz pontual LC8 | Polimerização de NIPAAm a PNIPAAm |
| Seringas, NORM-JECT (3 ml) | Henke-Sass Wolf GmbH | 22767 | Carregamento de materiais |
| Bomba de seringa | KD Científico | KDS modelo 200 | Perfusão de materiais |
| Tegitol Tipo NP-10 | Sigma-Aldrich | NP10-500ML | Surfactante para água |
| Óleo vermelho O | Sigma-Aldrich | O0625-25G | Corante para fase rica em N |
| Óleo Azul N | Sigma-Aldrich | 391557-5G | Corante para fase rica em N |
| Corante alimentar amarelo | Edentown F & B | NA | Corante para fase N-pobre |
| Corante alimentar verde | Edentown F & B | NA | Corante para fase N-pobre |
| Fonte de alimentação | Agilent | E3649A | Fonte de alimentação para módulo termoelétrico |
| Módulo termoelétrico Peltier | FALC1-12710T125 | Controle de temperatura | |
| Máquina centrífuga | Labogene | 1248R | Microhidrogéis de assentamento |
| Placa de 24 poços | SPL Life Sciences | 32024 | Reservatório para observação |
| Microscópio óptico | Nikon | ECLIPSE 80i | Observação óptica |
| Software de análise de imagem | IMT i-Solution Inc. | iSolutions DT | Medição de raio |
Referências
- Hoffman, A. S. Hydrogels for biomedical applications. Adv. Drug Delivery Rev. 54 (1), 3-12 (2002).
- Qiu, Y., Park, K. Environment-sensitive hydrogels for drug delivery. Adv. Drug Delivery Rev. 53 (3), 321-339 (2001).
- Hirokawa, Y., Tanaka, T.
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Reimpressões e permissões
